迄今最清晰系外行星永久黑暗面：30小時(shí)能繞恒星一周

據21日發(fā)表在《自然·天文學(xué)》雜志上的論文，美國麻省理工學(xué)院的天文學(xué)家獲得了一張與恒星“潮汐鎖定”的系外行星的永久黑暗面迄今為止最清晰的圖像。這顆行星是熱木星“WASP-121b”，它是一顆幾乎是木星大小兩倍的巨大氣體巨星。他們的觀(guān)測和對行星的測量，提供了系外行星全球大氣的第一個(gè)詳細視圖。

WASP-121b于2015年被發(fā)現，圍繞著(zhù)一顆距離地球約850光年的恒星運行。這顆行星的軌道是迄今為止探測到的最短的軌道之一，僅需30小時(shí)就能繞恒星一周。它處于潮汐鎖定狀態(tài)，這意味著(zhù)它的一側總是面向恒星，溫度極高;而另一側總是黑暗的。研究人員表示，WASP-121b的暗面比亮面暗淡約10倍。

天文學(xué)家之前探測到了水蒸氣，在新研究中，研究人員使用哈勃太空望遠鏡上的光譜相機捕捉到了一幅更詳細的圖景。

在地球上，水的循環(huán)方式是先蒸發(fā)，然后凝結成云，再形成降雨。而在WASP-121b上，水循環(huán)要強烈得多。在白天，組成水的原子在超過(guò)3000開(kāi)爾文的溫度下被撕裂。這些原子被吹到暗面，在那里，較低的溫度會(huì )使氫原子和氧原子重新結合成水分子，并再次被吹回亮面，于是循環(huán)再次開(kāi)始。

該研究小組計算出，這顆熱木星的水循環(huán)是由風(fēng)以高達每秒5公里的速度“撕裂”行星上的原子來(lái)維持的。此外，天文學(xué)家發(fā)現，水循環(huán)似乎不只發(fā)生在這個(gè)星球上。

此次，研究小組在兩個(gè)完整的軌道上觀(guān)察了WASP-121b，一個(gè)在2018年，另一個(gè)在2019年。對于這兩次觀(guān)察，研究人員追蹤到了水蒸氣的存在。

不斷變化的水蒸氣的特征幫助研究小組繪制了行星亮面和暗面的溫度分布圖。他們發(fā)現，“白晝”的范圍從最深可見(jiàn)層的2500開(kāi)爾文到最上層的3500開(kāi)爾文。夜面從最深層的1800開(kāi)爾文到上層大氣的1500開(kāi)爾文不等。有趣的是，行星上溫度分布似乎較反常，在亮面溫度隨著(zhù)海拔升高而升高，而在暗面，溫度則隨著(zhù)海拔下降而下降。

研究模型揭示了該行星存在由鐵、剛玉和鈦等金屬組成的云的可能性。研究小組還從溫度測繪中觀(guān)察到，這顆行星最熱的區域被轉移到了恒星正下方的“亞恒星”區域的東部。他們推斷這種轉變是由于強風(fēng)造成的。

麻省理工學(xué)院卡夫利天體物理和空間研究所的博士后托馬斯·米卡爾·埃文斯表示，通過(guò)這次觀(guān)測，他們真正獲得了系外行星氣象學(xué)的“全星球視野”。(科技日報實(shí)習記者 張佳欣)

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