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哈勃望远镜发现一颗漏出重金属进入太空的橄榄球形行星

WASP-121b 的温度极高,以至于这颗行星膨胀到无法维持自身大气层,而是在围绕其恒星每30小时运行一周时,将其大气层向外喷射。

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鸣谢:NASA/ESA/J. Olmsted/STScI

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天文学家刚刚使用美国宇航局的哈勃空间望远镜测量了一颗名为 WASP-121b 的系外行星的温度,并发现这颗行星的温度极高,以至于在围绕其中心恒星高速运行时,重金属实际上会从其身后泄漏出来。这是科学家们首次观测到这种现象。

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自系外行星时代开始以来,当天文学家开始在太阳系外发现行星时,这些所谓的“热木星”就引起了人们的关注。它们的大小与木星相当或更大,主要由气态氢和氦组成,并且惊人地近距离绕恒星运行。这些巨大的行星绕恒星运行只需几小时或几天。由于其近距离的轨道,它们的温度可以达到数千度。

但 WASP-121b 即使在其类别中也属极端。这颗行星的上层大气比迄今为止测量的任何其他世界都要热 10 倍。天文学家认为,正是这种强烈的热量导致金属以及更轻的物质膨胀并从行星中流失。

约翰霍普金斯大学的大卫·辛格(David Sing)在新闻发布会上说:“以前在其他热木星中也曾发现过重金属,但只存在于低层大气中。因此,你无法确定它们是否正在逃逸。对于 WASP-121b,我们发现镁和铁气体距离行星非常远,以至于它们不受引力束缚。” 他是 8 月 1 日发表在《天文期刊》上的论文的主要作者。

失控

WASP-121b 距离地球约 900 光年,围绕一颗比我们的太阳稍大、温度稍高的恒星运行。在某些方面,它与其他许多热木星相似。其近距离恒星的强烈热量使 WASP-121b 像棉花糖一样膨胀。这种膨胀意味着它对外部层的引力控制较弱,而附近的恒星则非常乐意开始拉扯这些物质。因此,当 WASP-121b 运行时,天文学家可以看到它被拉伸成足球形状,并在绕恒星运行时积极地损失物质。

而 WASP-121b 的极端高温是全新的。这使得不仅是氢和氦等轻质气体,甚至铁和镁等重金属也能流失。通常情况下,即使在炙热的温度下,这些较重的物质也会凝聚在行星的低层大气中。但 WASP-121b 的 4600 华氏度(约 2538 摄氏度)足以将重金属推到高层大气中,行星似乎正在失去它们。

天文学家在开始使用哈勃空间望远镜对其进行研究时就知道 WASP-121b 是一颗极热的行星。他们会在行星凌日时观测它,也就是当行星从地球视角看经过其恒星前方时。即使温度如此之高,行星及其逃逸的气体也太远了,无法直接看到。但天文学家可以追踪他们从 WASP-121 恒星测量的光线,以及当行星或其尾随的气体经过恒星和地球之间时,光线的变化情况。这种详细的观测 led 他们识别出了同样从行星流失的金属。

天文学家认为,像 WASP-121b 这样的热木星无法如此近距离地形成,正是因为他们经常看到这些恒星正在积极地损失物质。相反,他们认为这些行星最初是在远离恒星的安全区域形成的,就像我们自己的木星一样,后来才迁移进来。他们还怀疑,一些轨道近的小行星实际上是以前的热木星,它们已经失去了所有膨胀的外层,只留下了致密的核心。

这类观测似乎表明天文学家在热木星质量损失方面正走在正确的道路上。随着詹姆斯·韦伯空间望远镜等新望远镜在未来几年投入使用,天文学家将能够探测到这些极端行星周围更多的物质类型。

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