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对这颗诡异行星大气进行了研究

2020-10-28 12:08 主页 来源:未知
对这颗诡异行星大气进行了研究

尽管人类已经在宇宙中发现了许多诡异的系外行星,但每次宇宙总是能给我们惊喜,展现出另一种风味的诡异天体。在对LTT 9779b的大气层研究了一番之后,科学家们忍不住思考:等等,它怎么可能拥有大气层呢?

LTT 9779b是上个月刚被宣布的一颗新发现的系外行星,距离我们仅有260光年,我们上个月也介绍过这颗行星。它的体积比海王星略大一点,是地球的4.72倍,质量是地球的29.32倍。它的宿主恒星是一颗类似于太阳的天体,并且早在NASA的斯皮策太空望远镜还没退役的时候就被观测过。

非常值得注意的是,LTT 9779b是迄今为止人类发现的唯一一颗极热海王星,也就是体积类似于海王星的超高温天体。它的轨道半长轴仅有大约250万公里,相当于地球的1/60,因此公转周期也极短,只需要19个小时就能公转一圈。同时,因为过于靠近宿主恒星,它的表面温度也极高,达到了惊人的1700℃。

即使是这些,也并没有足够让科学家震惊。真正让他们想不通的,是LTT 9779b拥有着一个完整的大气层!

是的,行星拥有大气层本不是什么稀奇事,但LTT 9779b就不一样了。由于表面温度极高,气体热胀冷缩变得蓬松,本就容易逸散掉。与此同时,在如此靠近宿主恒星的情况下,宿主恒星的强大辐射也更容易剥离它的大气层。因此,科学家一直以为,它已经没有大气层了。

堪萨斯大学的天文学家Ian Crossfield最早发表了关于这颗行星的论文,他描述自己绘制的LTT 9779b温度曲线时指出:“这是我们第一次在这颗行星上观测到不该存在的光线,这颗行星在宿主恒星的狂热炙烤下,温度超过了3000华氏度,大气层应该完全被蒸发掉了。然而我们的斯皮策望远镜观测结果从这颗行星发出的红外线中向我们展示了它的大气层。”

我们知道,红外线可以展示出一个物体的温度。这意味着,我们可以通过LTT 9779b辐射的红外线,探测到它的表面温度,以及温度的变化情况,这对于科学家了解这颗行星来说非常重要。

幸运的是,这颗行星的轨道所在平面又恰好经过地球,让我们能够看到它的凌日现象,也能够在它处于白昼和黑夜两种状态下都被我们观测到。在这个过程中,我们就可以通过红外线探测到的温度,对LTT 9779b一个运行周期内的温度变化情况。

结果表明:LTT 9779b每天最热的时候,就是正中午的时候。相比之下,我们的地球通常是在下午才会迎来一天中最热的时段,这是因为热量进入地球大气层的速度要比辐射回太空的速度更快所导致的。

通过这个特点,我们也可以获得一些关于LTT 9779b的信息。

系外行星研究所(iREx)和加拿大麦吉尔大学的天文学家Nicolas Cowan指出:“这颗行星比我们想象中要凉得多,这意味着它能够反射掉很大一部分照射它的阳光,这大概是白昼面的云层所造成的结果。同时,这颗行星也不会向黑夜侧输送多少热量,但我想我们能够解释这一点:被吸收的那部分阳光主要在高层大气中被吸收,在这里,能量会迅速被辐射回太空。”

为了更好地研究LTT 9779b大气层,来自新墨西哥大学的天文学家Diana Dragomir从听说了这颗行星开始,就对它产生了浓厚的兴趣:“热海王星本来就罕见,而像这样在如此极端环境下的热海王星更难解释,因为它的质量不足以在如此长的时间里束缚住自己的大气层,那它又是如何做到的呢?LTT 9779b虽然让我们十分挠头,但它拥有大气层的事实也给我们了一个研究这种行星的一次宝贵机会,所以我们决定用另一台望远镜进行观测。”

于是,她和她的团队利用NASA的凌日外行星勘测卫星(TESS),对LTT 9779b的两次行星食进行了观测。所谓的行星食,本质上原理和月食一样,就是这颗行星运行到宿主恒星背面的天象,和凌日是相反的情况。在发生行星食的时候,它的光芒会相对黯淡一点,这更有利于科学家对它的大气结构进行观测研究。

通过将TESS和斯皮策两台望远镜的数据进行结合,他们获得了这颗行星的发射光谱。结果发现,其中一部分波长很可能被一氧化碳吸收掉了。

在此之前,科学家们已经在一些热木星上发现了这种物质。热木星和热海王星一样都十分靠近宿主恒星,但是引力更强,所以保持自己的大气层还可以理解。科学家一直认为热海王星没有足够的质量拉拢大气层中的气体,如今看来,或许一氧化碳能解释其中的原因。

在第一篇关于这颗行星的论文中,科学家也提出了另一种可能,那就是LTT 9779b虽然现在拥有大气层,但可能正在失去它,只不过我们幸运地在它被完全剥离之前发现了它。

不管怎么说,在仅仅被发现了一个月的时间内,LTT 9779b就引得两组科学家发布了两篇论文,可见它的独特之处的确令科学家们好奇不已。我们对它的了解仍然非常有限,科学家们还将继续对它进行观测和研究,希望能够取得更多突破。

可以想象,随着人类发现的系外行星越来越多,我们也将看到越来越极端的天体。也许在未来某一天,连LTT 9779b都算不上诡异,我们也很好奇,到那个时候,最诡异的系外行星将会是什么模样。