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系外行星的成分,科学家们揭示了什么?

系外行星的成分,科学家们揭示了什么?
2020年03月06日 23:46 天文在线作者:天文在线

  系外行星的研究历程是什么?

  这个星球太金属了。在“超级木星”的大气层中发现了铁钛蒸汽。

  系外行星的成分,科学家们揭示了什么?

  图解:系外行星2M1207b与太阳系行星木星作比较,尽管它的质量是木星的四倍,但重力压缩了它的物质,使它相对较小。数据来源:维基百科/奥达隆

  在发现我们的太阳系以外的星球期间中,天文学家发现了一些真正有趣的顾客!除了“超级木星”(是木星质量很多倍的系外行星)之外,也有人观察到一些“热木星”。这些气态巨行星与他们的恒星紧密相连,并且在一些实例中,这些行星被发现温度高,它们能溶化石头或金属。

  系外行星的成分,科学家们揭示了什么?

  图解:热木星(Hot Jupiter)是指其公转轨道极为接近其宿主恒星的类木行星,这类行星在其它星系可以找到。它们的大小可以比木星大,而轨道可比水星到太阳的距离更近,可达0.05天文单位。

  这个导致了“超级木星”的名称,最热的去年被发现。但是现在,根据由一个国际的天文学家的团队研究,这个行星是最够热把金属变成蒸气。它被称为KELT-9b,一个来自地球的气态行星坐落于650光年,它有非常热的大气温度-超过4,000 °C (7,232 °F)-它能够蒸发铁和钛!

  系外行星的成分,科学家们揭示了什么?

  图解:这幅概念图描绘的是行星KELT-9b环绕其母恒星KELT-9运行的情景。KELT-9b是迄今为止发现的最热气态巨行星。

  国际团队被延斯·霍伊领导,在日内瓦大学和伯尔尼大学的一个博士后学生。这个团队包括的成员们来自国际研究能力中心(NCCR)行星组和光谱(FOUR ACES1)团队利用日内瓦大学的未来研究系外行星大气层特征。

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  艺术家印象的KELT-9b,轨道温度高的一个热木星,年轻的星状物距离地球约650光年。信誉:美国国家航空和宇宙航空局/姓名。

  这些组,献身于描述系外行星,研究人员由来自日内瓦大学,瑞士伯尔尼大学,苏黎世大学和瑞士洛桑大学的研究人员组成。额外的支持来自剑桥大学的卡文迪什天体物理学和分子生物学MRC实验室,卡利亚里天文台和罗奎克·德·罗斯·穆察克斯天文台的研究人员。

  系外行星的成分,科学家们揭示了什么?

  研究描述他们的研究结果-“在系外行星KELT-9b大气层的铁钛原子”-出现在科学杂志«自然»中。为了他们的研究,团队对在一颗热木星的化学成分地点限制的看法,因为这些行星横跨边界在气态巨星和恒星之间能帮助天文学家学习更多关于系外行星形成的历史。

  要做到这一点,他们选择了KELT-9b,由天文学家用千度极度小的望远镜(s)(KELT)调查最初被发现在2017年。像所有的热木星一样,这个行星的轨道非常接近它的星状物-比地球和太阳的距离有30倍近-并且有一个36小时的公转周期。因此,它经历的表面温度超出4,000 °C (7,232 °F),使它比许多星状物更热。

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  根据这个,霍伊博士和他的同事们进行了一个理论研究预测了在行星的大气层中铁蒸汽的存在。作为凯文·亨,在瑞士伯尔尼大学的一个教授和在研究中的合著者,在日内瓦大学新闻报道中解释了“这些模拟结果表明大多数发现的分子是在原子形式里,因为在这种极度高温下,粒子之间的碰撞会使他们之间的化学键断裂。”

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  在运输途中检查KELT-9b,团队可能从大气中观察光谱。信誉:美国国家航空和宇宙航空局/姓名。

  为了验证这个预测,团队依赖于数据来自高精度径向速度恒星由于北半球 (HARPS-North or HARPS-N)光谱仪在太阳系外行星的一次凌日。在运输中,来自恒星的光能够透过大气层看到,并且光谱仪检查这个光可以揭示大气的化学成分。

  他们的发现强烈表现不仅是单离子原子铁还是单离子原子钛,有更高的熔点--1,670°C(3040°F)与1250°C(2283°F)相比。正如霍伊解释说,“有了理论上的预言,就像跟随者一张藏宝图,并且当我们在数据里更深入研究,我们发现了更多。”

  系外行星的成分,科学家们揭示了什么?

  除了揭示新一类超热木星的成分,这种研究也给科学家们带来了一些神秘的东西。例如,科学家们相信许多行星已经消失由于与KELT-9b的相同方式与一颗明亮的恒星在紧密的轨道上,正如他们的研究表明,恒星的辐射正分解重过渡金属如铁和钛。

  尽管KELT-9b因为太大而不能完全蒸发,这个研究证明恒星辐射对行星的大气层组成的强烈影响。在较冷的气体巨人上,铁和钛等元素被认为是以气态化合物或尘埃颗粒存在的,很难被察觉。但在KELT-9b的情况下,这些元素以原子形式存在的事实使它们极易被探测到。

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  艺术家们对KELT-9b的日落印象,行星的大气层足够热使铁和钛等重金属汽化。信誉和版权:路易斯·雷梅克思

  如同大卫·埃伦莱希,日内瓦大学的四个ACES团队的首席研究员和这项研究的合著者,结论是:“这个行星是一个独特的实验室去分析在强烈的恒星辐射下大气层是怎样进化的。”展望未来,团队的研究也预测,使用现有的望远镜观察行星的大气层中气态原子应该是可能的。

  简而言之,天文学家们不需要等待下一代望远镜为了研究这个独特的行星实验室,能够教天文学家很多关于系外行星的形成过程。并且通过更多地了解关于在其他恒星系统中气态巨行星的形成,天文学家可能获得重要线索关于我们的太阳系怎样形成和进化。

  谁知道?或许我们的木星曾经很热,并且在它移动到当前位置之前就失去了质量,或者,水星可能是一个曾经巨大的行星燃烧殆尽的外壳,失去了它的气体层。正如对系外行星的研究告诉我们的那样,我们知道在这个宇宙中会发生这样奇怪的事情!

  参考资料

  1.Wikipedia百科全书

  2.天文学名词

  translate: universetoday

  author: YB996

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  选文:天文志愿文章组-

  翻译:天文志愿文章组- YB996

  审核:天文志愿文章组-

  终审:天文志愿文章组-

  排版:天文志愿文章组-零度星系

  美观:天文志愿文章组-

  参考资料(备份)

  1.WJ百科全书

  2.天文学名词

  3.原文来自:https://www.universetoday.com/139792/this-planet-is-so-metal-iron-and-titanium-vapour-found-in-the-atmosphere-of-an-ultra-hot-jupiter/

  本文由天文志愿文章组- YB996翻译自universetoday的作品,如有相关内容侵权,请于三十日以内联系运营者删除。

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