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翻译：葛文迪
校对：牧夫校对组
编排：胡暖暖
后台：朱宸宇
https://phys.org/news/2024-09-astronomers-feature-exoplanet-neptunian-savanna.html
旅行者2号拍摄的海王星
图源:NASA
天文学家发现了系外行星中一个新的分布特征并将其命名为“海王星山脊”。这一发现强调了在热海王星中比较稀少的海王星沙漠与在热海王星中更常见一些的海王星草原之间的复杂动力学问题。研究人员通过研究这些关键区域，对影响系外近地行星形成和演化的动态过程有了进一步的认识。
为了使让大范围的系外行星系统更直观，研究人员通常会以行星的半径和周期作为自变量，绘制行星的函数分布。这样可以显示出具有相似特性的系外行星的模式和所在区域，而这正是天文学家们所探求的。
“海王星沙漠”是最让人困惑的区域了，与海王星大小类似的行星在这里出奇地少。在运行轨道靠近主星的行星分布中，海王星的缺失被认为是由于强烈的恒星辐射剥离了行星的大气层，侵蚀了它们的地表，把它们变成了更小的行星。
在这片恶劣的沙漠之外是“海王星草原”，这是一个不那么恶劣的区域，类海王星在这里更常见。这个区域的星际环境允许这些行星保持它们的气体外壳，导致一个区域有更多的类海王星，它们已经迁移到可以在恒星辐射中生存下来的轨道上了。了解海王星沙漠和草原是如何形成的已经成为系外行星研究的一个重要课题。
这项研究的重点是海王星沙漠和草原之间的过渡地带。天文学家们在海王星沙漠的边缘意外发现了一群类海王星，这一特征现在被命名为“海王星山脊”。
该研究的合著者文森特·布里尔博士解释说“我们发现这个区域的行星密度很高，这表明从贫瘠的海王星沙漠到类海王星较多的海王星草原发生了突变。”这个新发现的山脊是一个关键区域，这里的行星既成功地向内迁移，又抵抗住了其恒星的强烈辐射。
这一发现是通过分析美国宇航局开普勒任务的数据，并使用先进的统计技术纠正观测偏差而成为可能的。研究人员精心绘制了这些系外行星的周期半径空间，揭示了定义海王星景观的不同区域。
该团队的分析确定了海王星山脊的轨道周期在3.2到5.7天之间，坐落在海王星沙漠和海王星稀树草原之间。这幅全面的地图突出了这些行星在离恒星很近的地方迁移和生存的复杂过程。
Vincent Bourrie称“海王星山脊高耸于沙漠和草原之上。它为我们理解形成沙漠的物理机制提供了一把钥匙。”大多数类海王星在其形成初期可能通过在其形成的圆盘内迁移而分布在草原和沙漠上。
山脊的存在表明，一些类海王星是通过一种称为高离心率迁移的迁移方式被带到这个地区的，这种迁移发生在它们演化的后期，这使它们能够在恒星的侵蚀中幸存下来。
这些迁移过程，再加上光致蒸发，可能形成了在类海王星景观中观察到的独特特征。海王星山脊与热木星堆积（系外行星分布的另一种特征）之间的相似之处表明，类似的演化过程可能会影响这两类行星。
为了进一步揭开海王星沙漠和草原的神秘面纱，由日内瓦大学的一个研究小组已经确保了一个大规模的观测项目，使用安装在欧洲南方天文台甚大望远镜上的高分辨率光谱仪ESPRESSO。
这个项目旨在对近地类海王星样本中的行星轨道方向进行全面普查。这个方向取决于迁移过程，因此将提供关于这些行星形成和演化的关键数据，为理解海王星分布的细节提供重要线索。
该研究的第一作者Amadeo castro gonzalez总结道：“海王星山脊只是一个开始，凭借这个观测项目即将到来的结果，我们将能够测试我们关于这些有趣世界的起源和演化的假设，为近地类海王星的分布提供更全面的了解。”
责任编辑：郭皓存
牧夫新媒体编辑部
『天文湿刻』 牧夫出品
微信公众号：astronomycn
一个超大质量星系团，MACS-J0417.5-1154
图源：NASA, ESA, CSA, STScI, Vicente Estrada-Carpenter (Saint Mary's University)
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