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这颗“最热行星”大气层里飘着铁和钛蒸气味道

[ 来源: | 作者:本站 | 发布时间:2018-08-24 | 浏览:82次 ]

去年,科学家们找到了一颗迄今为止“最热”的行星,表面温度高达4000摄氏度,虽然比不上太阳,但也超过了大多数恒星。物质会以怎样神奇的形式存在在这个环境里呢?北京时间8月16日凌晨,一个瑞士团队在世界顶级学术期刊《自然》发表论文宣布,他们在最热行星的大气层中找到了铁蒸气和钛蒸气。

这颗行星位于天鹅座,距离地球大约650光年,由美国亚利桑那州的北KELT望远镜找到,被命名为KELT-9b。其围绕的恒星KELT-9温度超过10000摄氏度,几乎是太阳的两倍,而KELT-9b与它的距离仅为地日距离的三十分之一。这导致KELT-9b的表面温度高达4000摄氏度,比大多数恒星还要热。

“最热行星”引起了科学家的兴趣,它的大气层会由什么构成?在如此极端的条件下,它经历了怎样的演化过程?

瑞士伯尔尼大学的研究人员最近完成了一项理论分析,极端温度和辐射条件模拟显示,该星球上大多数分子都无法存在,只能以原子的形式存在。这是因为,在这样的高温下,粒子之间会出现碰撞,打断组成分子的化学键。该团队也在理论上预测了人类现有的望远镜条件,能够观察到KELT-9b大气层中的气态金属原子。

2017年7月31日至8月1日这一夜,来自瑞士日内大学天文学系的科学家们则利用位于西班牙拉帕尔马的伽利略国家望远镜对KELT-9b的凌日现象进行了观测。所谓凌日,指的是行星在望远镜视野中掠经恒星表面时,引起恒星亮度下降的现象。KELT-9b距离恒星很近,每36小时就会公转一次。在凌日过程中,恒星的一小部分光线被行星大气层筛过,科学家们就能用光谱仪分析行星大气层的组成。正如三棱镜将阳光分散成七色光,光谱仪会将恒星透过行星大气层的光分解成一个光谱。行星大气层中的物质,由此在光谱中留下特有的“指纹”。

铁是宇宙中最为丰富的过渡金属元素之一,然而,此前系外行星上的铁元素大多混在气态氧化物或微尘颗粒之中,难以直接探测到。这一次,实验科学家们按照理论科学家的预测结果“按图索骥”,果然在KELT-9b大气层中找到了中性的铁原子和单离子铁。

主导此次研究的Jens Hoeijmakers表示,深入挖掘数据之后,他们还发现了另一种金属的蒸气在光谱中留下指纹:钛。

KELT-9b代表了一类被称作“超热木星”的新颖行星。在同等环境下,绝大多数行星会蒸发殆尽,KELT-9b是少数得以幸存的案例之一。这次,人类窥见了这类行星大气层的一隅,确认高温会分解其中的绝大多数分子。在未来,它还将继续扮演一座独特的“实验室”,让科学家们研究高温高辐射下的行星演化。

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