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研究人员发现了一颗下雨的铁行星

发布时间:2020/03/23 科技 浏览次数:500

 
天文学家发现的系外行星越多,他们发现宇宙充满了非同寻常和不寻常的世界。最好的例子是WASP-76b,由日内瓦大学(UNIGE)的研究人员领导的国际天文学家团队发现,其一侧被铁雨水残酷地轰炸,而另一侧被来自辐射的无情地烘烤行星的恒星。
巨大的系外行星-一种称为“超热木星”的新型天体的一部分-拥有炎热的“白天”,温度可以达到超过2.40°C,而“夜间”则凉爽至少1, 00⁰⁰C。这意味着,在前侧,金属会在超高温下蒸发,然后由强风吹过整个星球。到达较冷的一侧后,生成的铁蒸气会凝结成铁滴,然后滴落到行星表面。
“这些行星太热了,我们期望分子解离成原子,” UNIGE的候选人和天文学家Romain Allart解释说,他是讨论WASP-76b情况的论文的合著者之一。 “这意味着他们是了解系外行星大气中正在进行的化学反应的绝佳实验室。”
该团队能够通过与欧洲空间天文台(ESO)连接的ESPRESSO仪器,在WASP-76b上发现湍流二分法的细节,WASP-76b是只有一颗恒星和一颗行星位于距地球390光年的系统的一部分。超大望远镜。这一发现不仅代表了ESPRESSO财团的第一个结果,也为天文学家团队带来了惊喜。
Allart说:“当我们查看数据时,发现铁的这种特征并不是我们真正期望的,但是最令人惊讶的结果是看到这种特征在整个运输过程中是如何变化的。” “最后一点使我们意识到ESPRESSO可以研究极端世界的气候。”
WASP-76b-一场暴雨会落下
研究小组已经能够确定WASP-76b与它的母星之间关系的特征,从而引起观察到的异常大气现象。 WASP-76b被潮汐锁定,就像月球绕着地球旋转一样,这意味着该行星不断地向着其宿主恒星旋转,并且其面向的面相同。这样一来,一侧就不断受到苛刻的辐射轰炸,这是地球从太阳接收到的辐射的数千倍。与此相反,背离母恒星的那面陷入了永恒的夜晚。
“白天的温度如此之高,以至于分子被分解成原子,其中包括蒸发到大气中的铁,而在夜晚,分子则保持稳定,” Allart说。 “白天和黑夜之间的温度差异很大,使得强风从白天到黑夜携带铁原子,这些原子凝结成分子,我们称之为铁雨。”
WASP-76b日间温度很高的原因还在于它靠近其母星的距离,该距离是如此之小,仅需1.8天地球天即可完成一个轨道。
ESPRESSO在WASP-76b大气层中(但仅在行星的一侧)检测到了铁蒸气,这一事实是至关重要的信息,使团队知道了一半的行星经历了异常的铁雨。简而言之,铁蒸气在夜晚的气氛中不可见,因为它已经凝结并掉到了地表。
“这个系统在某种程度上类似于第一个拥有系外行星的系统-51 Pegasi。恒星由一个巨大的近距离行星绕行,这与我们的太阳系绝对不同。而且,这颗恒星比我们的太阳还要更大,更热。” Allart说,但这并不意味着WASP-76b并非独一无二。 “这不是我们可以看到其大气中存在气态铁的第一个行星,而是这是第一个在白天和夜晚之间表现出这种对比的行星。”
关于WASP系统,Allart表示,他和他的团队打算收集更多的数据来完善他们对该系统的看法,从而使他们更好地了解冷却器和小型系统。
ESPRESSO和系外行星研究的新时代
附加在智利阿塔卡马沙漠中VLT阵列上的用于岩石系外行星和稳定光谱观测的埃歇尔光谱仪或ESPRESSO仪器,最初被设计用来在类太阳恒星周围搜寻类似地球的行星,但现在已证明它本身具有很多优势更通用。
Allart解释说:“ ESPRESSO的原理是分解一颗不同颜色的恒星光,例如棱镜或彩虹。” “它的功能使其成为检测原子和分子种类的很好工具。”
因此,ESPRESSO背后的技术为研究人员提供了一种全新的方法来研究系外行星的大气。就系外行星搜寻和分析而言,这仅是冰山一角。欧洲太空总署(ESA)的CHEOPS任务于去年年底启动,其任务是确定“黄金目标”,以供新一代地球和天基望远镜(尤其是詹姆斯·韦伯望远镜和ESO的望远镜)进一步研究超大型望远镜(ELT)-直径40m的最大光学望远镜。
Allart表示:“我对未来几年内将投入使用的新一代仪器感到非常兴奋。” “特别是智利LaSilla的NIRPS光谱仪,它也是高分辨率光谱仪,但在红外光谱中。我将非常有兴趣将此仪器与James Webb太空望远镜结合使用,以更详细地了解系外行星的大气成分。”
对系外行星的进一步研究可能会带来越来越令人惊讶的非同寻常的现象和条件,甚至比铁下雨的世界还要令人难以置信。
Allart得出结论:“我们才刚刚开始了解系外行星大气中发生的事情,而且由于发现的许多系外行星与我们太阳系中的行星截然不同,因此我们只能期待更多的奇异发现!”