https://news.sina.com.tw/article/20200311/34493684.html風中有朵「鐵」做的雲:歐洲報告一顆2400度的奇異行星
一半灼熱,萬物蒸騰;一半永夜,鐵落如雨。歐洲南方天文台(ESO)的科學家在一顆雙魚座行星上發現了這幅宛如科幻小說的奇景。
日期:3月12日凌晨發表在《自然》(Nature)雜誌上的一篇相關論文描述,這顆名為WASP-76b的奇異行星距離地球約390光年,分為晝夜兩半,一半永遠朝著它的恆星,一半永遠背對。
這樣的「潮汐鎖定」現象在宇宙中非常普遍,我們唯一的衛星——月球即是如此。處於地球上的人類只能看到月亮的同一面。造成該現象的原因是:星球自轉一周的時間和圍繞另一個天體公轉一周的時間正好吻合。
正因如此,WASP-76b的晝夜兩半溫差很大,夜半球平均溫度有1500攝氏度,晝半球則達到了驚人的2400攝氏度。這是什麼概念?太陽的表面溫度約為5500攝氏度,WASP-76b作為一顆並不會自己燃燒發熱的行星,溫度逼近太陽表面的一半。
科學家們計算出,它的晝半球從恆星那裡接受到的輻射比地球從太陽接受的輻射高出幾千倍。
在地球上的常規條件下,鐵的熔點為1535度,沸點2750度。那麼,很多金屬在WASP-76b上無法作為固體存在。甚至,分子都會被打碎成原子。
不過,這並非人類找到的最熱行星,2017年,歐洲研究團隊曾報告在距離地球650光年的天鵝座發現一顆KELT-9b,溫度可能高達4000攝氏度。
高溫疊加「潮汐鎖定」造成的「鐵雨」,才是WASP-76b最大的亮點。
利用智利阿塔卡馬沙漠里的甚大望遠鏡(VLT),瑞士日內瓦大學教授大衛•艾倫萊西(David Ehrenreich)領導的國際聯合研究團隊在晝半球找到了鐵吸收光譜線。
所謂吸收光譜線,即氣態原子會吸收特定波長的光,使得原子的外層電子從基態躍遷到激發態。正如三稜鏡將陽光分散成七色光,光譜儀會將恆星透過行星大氣層的光分解成一個光譜。從光譜中查看被吸收后的特徵,就可以測定到底是哪種原子留下的「指紋」。
晝半球存在明顯的鐵吸收光譜線,意味著大氣中蘊含豐富的鐵蒸氣。在入夜分割線上也存在這樣的印記,奇怪的是,靠近入晝分割線的夜半球上卻沒有。
這意味著,鐵蒸氣在夜半球消失了。合理的解釋是,巨大的溫差造成了強勁的大風,伴隨行星自轉裹挾著晝半球的鐵蒸氣吹到溫度更低的夜半球,遇冷凝固成小液滴,宛如朵朵「鐵雲」 ,最終零落成雨。
此外,被晝半球高溫拆成原子的分子,也可能在夜半球上重新拼湊起來。
此次研究使用的主力是甚大望遠鏡上一個名為ESPRESSO的光譜分析儀器。它原本設定用於在類日恆星周圍尋找類地行星,即通過分析恆星的亮度下降,來推測是否有行星掠過遮擋。沒想到,由於解析度很高,有些屈才,研究人員便把它的用途大大升級,分析系外行星上的大氣環境細節。
https://www.cnbeta.com/articles/science/954345.htm这款系外行星就是WASP-76b。这个噩梦般的星球承载着极端的大气条件,就像在科幻大片出现或科学研究论文描述的那样。
这颗系外行星由安装在欧洲南方天文台的甚大望远镜(VLT)上的ESPRESSO望远镜在2018年9月首次进行科考期间观测到的。ESPRESSO是一种功能强大的摄谱仪,它能够分解从遥远宇宙天体捕捉到的光线。科学家可以利用这些数据展开分析从而找出一个遥远世界的一些关键特征。
“极端”是形容WAP-76b的最佳词汇。它被潮汐锁在它的恒星上,这意味着它绕轴旋转所花费的时间跟它完成一个年度周期所花费的时间大致相同。正因为如此,这颗行星表面的一面只呈现给它的母星,这一面沐浴在持续的日光中,而另外一面则被常年的黑夜笼罩着。
据了解,WASP-76b的日面温度估计超过了2400°C--温度高到足以让分子热分解成原子并被带到大气层的高处、热得足以使金属汽化。与此同时,这颗星球的夜面温度为相对可控的1500°C。这种极端的温差可以产生一种强大的风从而能将大气元素从白天转移到夜晚,反之亦然。
研究人员通过对EXPRESSO收集到的外星世界的光信号的检测确定了大气中中性铁的化学指纹。这种铁蒸汽在行星的白面和黄昏的明暗分界线被探测到,而不是在白面和黎明的交界处。
这表明,铁蒸汽通过强大的大气风从系外行星的超热日面转移到夜面。在这个较冷的环境中,蒸汽凝结成铁雨降落到表面,因此在黎明的明暗分界线就找不到铁蒸汽的身影。
根据论文作者的说法,他们的研究代表了首次在一个超热气体巨行星的白天和黑夜之间发现了截然不同的化学物质。
相关研究报告已发表在《自然》上并且现在已经在网上公开。