哈勃望远镜发现形状像足球的系外行星

2020年8月5日14:32:29 发表评论
哈勃望远镜发现形状像足球的系外行星

该画家的插图显示了一个外星世界,该世界正在从其大气中损失镁和铁气。这些观测结果是首次发现所谓的“重金属”(比氢和氦重得多的元素)是从热的木星逃逸出来的,木星是一个巨大的气态系外行星,围绕它的恒星运行。这颗行星被称为WASP- 121b,使一颗恒星比太阳更亮更热。该行星非常危险地靠近其恒星,以至其最高大气层达到了华氏4,600度,是任何已知行星大气层的十倍。来自宿主恒星的大量紫外线正在加热行星的高层大气,这导致镁和铁气体逸入太空。哈勃太空望远镜成像光谱仪的观测发现了远离行星的镁和铁的光谱特征。行星与恒星的“拥抱”距离意味着恒星正处于被重力引力撕裂的边缘。强大的引力改变了地球的形状,使其看起来更像足球。WASP-121系统距地球约900光年。学分:NASA,ESA和J. Olmsted(STScI)

行星如何“比热更热”?答案是当检测到重金属从行星大气中逸出而不是凝结成云时。

通过观察美国航空航天局的哈勃太空望远镜揭示了镁和铁的气体从陌生的世界我们的流媒体称为WASP-121B太阳系之外。这些观测结果是首次发现所谓的“重金属”(比氢和氦重的元素)从热木星逃逸出来,木星是一个巨大的气态系外行星,非常靠近恒星。

通常,热的木星大小的行星内部仍然足够凉爽,可以将镁和铁等较重的元素凝聚成云。

但是WASP-121b并非如此,它绕着恒星如此危险地运行,以至其最高大气层达到了华氏 4,600度。WASP-121b高层大气的温度大约是任何已知行星大气温度的10倍。WASP-121系统距离地球约900光年。

马里兰州巴尔的摩的约翰·霍普金斯大学的首席研究员戴维·辛格解释说:“重金属曾在其他高温木星中见过,但仅在低层大气中才见过。” “因此,您不知道他们是否逃脱。使用WASP-121b,我们可以看到镁和铁气距离地球太远,以至于它们不受重力的束缚。”

来自宿主恒星的紫外线比太阳更亮,更热,它加热高层大气并帮助其逃逸。辛格说,此外,镁和铁的逸出可能会导致温度峰值。他解释说:“这些金属将使大气层在紫外线下变得更加不透明,这可能有助于高层大气的加热。”

炽热的行星离恒星如此之近,以至于被恒星的引力撕裂的风口浪尖。这个抱抱距离意味着行星由于重力引力而呈橄榄球状。

辛说:“我们之所以选择这颗行星,是因为它是如此的极端。” “我们认为我们有机会看到更多的元素逃逸。它是如此炎热且易于观察,是发现重金属的最佳选择。我们主要是在寻找镁,但在其他系外行星的大气中也有铁的迹象。然而,令人惊讶的是,它在数据中以及在距地球如此遥远的如此高的海拔高度上如此清晰地看到它。重金属逃逸的部分原因是该行星又大又浮肿,引力相对较弱。这是一颗正在积极摆脱大气层的星球。”

研究人员使用天文台的太空望远镜成像光谱仪在紫外线中搜索当星体穿过或穿过其母恒星表面时,通过WASP-121b大气层被星光滤过的镁和铁的光谱特征。

这颗系外行星也是NASA即将推出的James Webb太空望远镜在红外光中搜索水和二氧化碳的理想目标,可以在更长,更红的波长下对其进行探测。哈勃和韦伯观测的结合将为天文学家提供组成行星大气的化学元素的更完整清单。

WASP-121b研究是全色比较系外行星财政部(PanCET)调查的一部分,该计划是一项哈勃计划,旨在研究20个系外行星,其大小从超级地球(地球质量的几倍)到木星(地球质量的100倍以上) ),这是首次对遥远世界进行紫外线,可见光和红外光的比较研究。

WASP-121b的观测结果增加了有关行星如何失去其原始大气的不断发展的故事。当行星形成时,它们从形成行星和恒星的圆盘中收集一种含气体的大气层。这些气氛主要由原始的,重量较轻的气体氢和氦组成,这是宇宙中最丰富的元素。随着行星靠近其恒星,这种气氛逐渐消散。

辛格说:“热的木星主要由氢制成,哈勃对氢非常敏感,因此我们知道这些行星可以相对容易地损失气体。” “但是对于WASP-121b,氢和氦气几乎像一条河一样流出,并与它们一起拖曳这些金属。这是一种非常有效的质量损失机制。”

该结果今天在线发表在《天文杂志》上。

哈勃太空望远镜是NASA与ESA(欧洲航天局)之间国际合作的项目。位于马里兰州格林贝尔特的NASA戈达德太空飞行中心负责管理该望远镜。位于马里兰州巴尔的摩的太空望远镜科学研究所(STScI)进行哈勃科学行动。STScI由位于华盛顿特区的天文学研究大学协会为NASA运营

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