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光谱显示,这颗极端的系外行星更具异国情调

2021-10-08 09:00:39 分享 来源:

被认为是一颗极热的木星——在那里,铁会蒸发,在夜间凝结,然后像雨一样从天而降——这颗炽热的、像地狱一样的WASP-76b系外行星可能比科学家们想象的还要耀眼。

由康奈尔、多伦多大学和女王大学贝尔法斯特研究人员领导的一个国际小组报告了地球上电离钙的发现——在夏威夷莫纳克亚山附近的双子座北边获得的高分辨率光谱。

热木星因其接近恒星的高温而得名。2016年发现的WASP-76b是一颗木星大小的行星,距离地球约640光年,但距离其F型恒星非常近,F型恒星的温度略高于太阳,因此这颗巨大的行星每1.8个地球日完成一个轨道。

这项研究成果是康奈尔大学领导的一个多年项目“双子座光谱调查系外行星”(ExoGemS)的第一项,该项目旨在探索行星大气的多样性。

“正如我们对几十颗系外行星进行遥感一样,它们跨越了质量和温度的范围,”合著者、艺术与科学学院(a&S)哈罗德·坦纳院长、天文学教授雷·贾亚瓦尔德哈纳(Ray Jayawardhana)说,“我们将对外星世界的真正多样性有一个更完整的描述——从那些足以容纳铁雨的热行星到气候更温和的行星,从比木星更重的行星到比地球小得多的行星。

Jayawardhana说:“值得注意的是,借助今天的望远镜和仪器,我们已经可以了解到数百光年外围绕恒星运行的行星的大气——它们的成分、物理性质、云层的存在,甚至大规模的风模式。”。

该小组在对系外行星WASP-76b的大气层进行的高度敏感观测中发现了罕见的三条光谱线,这三条光谱线发表在9月28日的《天体物理学杂志快报》上,并于10月5日在美国天文学会行星科学部的年会上公布。

“我们看到这么多的钙,这是一个非常强大的特点,说:”第一作者Emily Deibert,多伦多大学博士生,他的顾问是Jayawardhana。

“电离钙的光谱特征可能表明系外行星有非常强的高层大气风,”Deibert说,“或者系外行星上的大气温度比我们想象的要高得多。”

由于WASP-76b是潮汐锁定的——因为它的一面总是面向恒星——它有一个永久的夜间面,其平均温度相对较低,为2400华氏度。它的白天面面向恒星,平均温度为4400华氏度。

戴伯特和她的同事们研究了地球边缘昼夜之间的中等温度区。“这颗系外行星在其轨道上运行得很快,这就是我们能够将其信号从星光中分离出来的原因,”她说。“你可以看到光谱上的钙印记正随着地球快速移动。”

ExoGemS调查——旨在研究30颗或更多行星——由Jake Turner领导,他是美国宇航局哈勃奖学金项目的Carl Sagan研究员,康奈尔大学天文学系(a&s),也是Jayawardhana的顾问。

天文学家继续深入研究以了解系外行星——二十年前还只是一场梦。特纳说:“我们和其他研究人员的工作为探索太阳系以外的地球大气层铺平了道路。”。

该论文的其他作者,“在超高温木星WASP-76b的大气中检测电离钙”,包括贝尔法斯特女王大学的恩斯特J.W.德穆伊;奥地利科学院的卢卡·福萨蒂;Callie E. Hood和Jonathan J. Fortney,来自加利福尼亚大学,圣克鲁斯;蒙特利尔大学Romain Allart分校;约翰霍普金斯大学的大卫·K·辛。科内利人包括研究人员安德鲁·里登·哈珀(Andrew Ridden Harper)和劳拉·弗拉格(Laura Flagg),两人都在贾亚沃德哈纳的小组中,还有瑞安·麦克唐纳(Ryan MacDonald)。这项研究的一部分是由美国宇航局资助的。

双子座北是国际双子座天文台的一部分,是国家科学基金会的NOILLAB项目。

本故事使用的图像由欧洲南方天文台提供。


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