新发现:系外“热木星”的金属云会下宝石雨

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【大澳门威尼斯人赌场官网2022年02月22日讯】(大澳门威尼斯人赌场官网记者李言综合报导)一个由美国航空航天局(NASA)领导的科学家团队确定了一颗距离地球325光年的“热木星”——WASP-18b。这颗系外行星的温度之高,超出地球人的想像。

这项研究成果于周一(2月21日)发表在《自然-天文学》杂志上。根据研究,WASP-121B是一颗气体巨行星,围绕着一颗距离地球约855光年的恒星运行。更令人称奇的是,这颗炙热的行星可能不但拥有金属云,还可能会下液体宝石雨。

这颗行星于2015年首次被发现。科学家认为它是一颗类似木星的超热行星,比我们太阳系中最大的行星更热,质量和直径也更大。

随着研究的深入,研究人员越发发现WASP-121B的奇特之处。

状如足球

这颗系外行星有一个发光的水蒸气大气层,并且由于来自它所环绕的恒星的强大引力,“热木星”变成了足球的形状。

每隔30小时,WASP-121B就会完成一个轨道运行,并且就像月球对地球一样,被潮汐锁定(tidally locked)。这意味着这颗行星的白昼面(日面,向光一侧),总是面向恒星。另一边则是没完没了的黑夜,面向太空。而两边的亮度和温度差异都很大。

“WASP-121B的夜面比它的日面要暗10倍左右。”该研究报告共同作者、麻省理工学院天体物理学博士后研究员坦苏‧戴兰(Tansu Daylan)在一份声明中说,“热木星以其非常明亮的白昼面而闻名。”

科学家们还发现该星球上昼夜温差巨大。通过追踪WASP-121B上的水循环,他们发现,白天“热木星”大气层最深处的温度最低为4,040华氏度(2,227摄氏度),到了最顶层高达5,840华氏度(3,227摄氏度);而夜间相对要“凉爽”得多,最高温度是2,780华氏度(1,527摄氏度),在大气层上部降到2,240华氏度(1,227摄氏度)。

而昼夜巨大的温差也给水循环带来不同于地球的模式。在地球上,水蒸发后,水汽凝结成云,然后释放出雨水。在WASP-121上,水的循环过程则要“疯狂”得多。

白天,这颗行星上的水分子被每小时超过11,000英里(17,703公里)的风刮到了温度稍低的夜面。在那里,这些分子再次聚集在一起形成水,然后再次被推到日面。

戴兰说:“这些风比我们的喷气流快得多,可能可以在大约20小时内将云层移过整个行星。”他之前利用美国航空航天局(NASA)的凌日系外行星调查卫星(Transiting Exoplanet Survey Satellite)任务数据对该行星做了研究。

金属雨和宝石雨

为了更好地了解其大气层和外星天气,天文学家动用了哈勃太空望远镜对其进行研究。

根据研究,这颗行星夜面的温度足以形成由铁和刚玉组成的金属云。刚玉是红宝石和蓝宝石中的一种矿物质。

就像水蒸气在WASP-121B上循环一样,这些金属云可能会被推到日面,在那里金属会蒸发成气体。但是在云层离开夜面之前,它们可能会释放出由液体宝石组成的雨。

该研究主要作者、德国马克斯‧普朗克天文学研究所(Max Planck Institute for Astronomy)研究小组组长托马斯‧米卡尔-埃文斯(Thomas Mikal-Evans)说:“通过这次观测,我们真正获得了一颗系外行星气象学的全球视野。”

“尽管发现了数千颗系外行星,但由于观测的挑战性,我们只能研究一小部分大气。”他说,对“热木星”的研究已经超越了以往的局限性,“而是将其作为真正的三维系统来研究”。

米卡尔-埃文斯领导了这项研究,当时他是麻省理工学院卡夫里天体物理学和空间研究所(Massachusetts Institute of Technology’s Kavli Institute for Astrophysics and Space Research)的博士后。

天文学家们将在今年晚些时候使用詹姆斯‧韦伯太空望远镜(Webb Space Telescope)观测WASP-121B。

责任编辑:林妍#◇

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