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哈勃用平流层探测到一颗超大型气体巨型外行星

这位艺术家的概念显示了热木星WASP-121b,它提供了目前最好的证据,但仍然是系外行星的平流层。学分:Engine House VFX,埃克塞特大学At-Bristol科学中心

em科学家利用哈勃的光谱学能力发现了迄今为止太阳系外一颗行星上的平流层的最强证据。 / em

美国宇航局埃姆斯研究中心的研究合着者马克马利说:“这一结果令人兴奋,因为它表明太阳系中大多数大气的共同特征 - 温暖的平流层 - 也可以在外行星环境中找到。加州的硅谷。 “我们现在可以将外行星环境中的过程与我们自己的太阳系中不同条件下发生的相同过程进行比较。”

在“自然”杂志上报道,科学家利用美国宇航局哈勃太空望远镜的数据研究WASP-121b,这是一种称为“热木星”的系外行星。它的质量是木星的1.2倍,其半径约为木星的1.9倍它更加蓬松。但是,当木星每12年绕太阳旋转一次时,WASP-121b的轨道周期仅为1.3天。这颗外行星与它的恒星如此接近,如果它靠得更近,这颗恒星的重力就会开始将它拉开。这也意味着地球大气层的顶部被加热到华氏4,600华氏度(2,500摄氏度),足以灼烧一些金属。据估计,WASP-121系统距离地球约900光年 - 很长一段时间,但接近银河标准。

之前的研究发现了外行星WASP-33b以及其他一些热木星的平流层的可能迹象。这项新研究提供了最好的证据,因为研究人员首次观察到了热水分子的特征。

英国埃克塞特大学的首席作者兼研究员汤姆埃文斯说:“理论模型表明,平流层可能定义了一类独特的超热行星,对其大气物理和化学具有重要意义。” “我们的观察支持这张照片。”


em这个360°动画描绘了行星WASP-121b;一个具有发光水气氛的系外行星。 WASP-121b具有足够的热水来煮沸铁,是一种被称为“热木星”的系外行星。这颗行星与它的主星密切相邻,位于距离地球约900光年的'Puppis'星座。 / em

为了研究WASP-121b的平流层,科学家使用哈勃望远镜的能力分析了大气中不同分子如何对特定波长的光产生反应。例如,行星大气中的水蒸气根据水的温度对特定波长的光作出响应,以可预测的方式表现。

星光能够深入到行星的大气中,在那里提高天然气的温度。这种气体随后将其热量作为红外光辐射到太空中。但是,如果大气顶部存在较冷的水蒸气,则水分子会阻止某些波长的光线逸出到空间。但是如果大气顶部的水分子具有较高的温度,它们会发出相同的波长。

“从水中发出的光线意味着温度随着高度的增加而增加,”加利福尼亚州帕萨迪纳市美国宇航局喷气推进实验室的研究共同作者Tiffany Kataria说。 “我们很高兴能够探索这种行为在即将到来的哈勃望远镜观测下持续多久。”

这种现象与烟花发生的情况类似,烟花从化学物质发出的光线中获得颜色。当金属物质被加热和蒸发时,它们的电子转移到更高的能量状态。取决于材料,这些电子将在特定波长发射光线,因为它们会损失能量:例如,钠在此过程中产生橙黄色和锶产生红色。 WASP-121b大气中的水分子同样会释放出辐射,因为它们会损失能量,但会以人眼无法察觉的红外光的形式发出。

在地球的平流层中,臭氧气体会阻挡来自太阳的紫外线辐射,从而提高这层大气的温度。其他太阳系体也有平流层;例如,甲烷负责加热木星和土星的卫星泰坦的平流层。

地球大气层的顶部被加热到4,600华氏度(2,500摄氏度),足以灼烧一些金属。学分:NASA,ESA和G. Bacon(STSci)

在太阳系行星中,平流层内温度的变化通常在华氏100度左右(约56摄氏度)。在WASP-121b上,平流层的温度上升了1000度(560摄氏度)。科学家们还不知道什么样的化学物质会导致WASP-121b大气中的温度升高。钒氧化物和氧化钛是候选者,因为它们通常在棕矮星中出现,与系外行星有一些共同点的“失败的恒星”。预计这种化合物仅存在于热木星最热的地方,因为需要高温使其保持气态。

“这个超热外太阳系将成为我们大气模型的一个基准,它将成为进入韦伯时代的一个伟大的观测目标,”研究合着者汉娜威克福德说,他在美国宇航局戈达德太空飞行中心,马里兰州Greenbelt。

PDF研究副本:带有平流层的超大型天然气巨型外行星

来源:伊丽莎白兰多,喷气推进实验室

 
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