语录网随笔 wasp-121b重金属行星(系外行星wasp-121b向外逃逸)

wasp-121b重金属行星(系外行星wasp-121b向外逃逸)

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像镁和铁这样的重金属首次被探测到从一颗围绕遥远太阳运行的系外行星上漂移。为什么?因为这颗像木星一样大的行星正危险地围绕着它的恒星运行。

插图:一个流入太空的巨大行星大气,WASP-121b是艺术家的概念,它的轨道非常接近恒星,温度很高,导致大气中的重金属气体逃逸到太空中。来自发动机室VFX/布里斯托尔科学中心/埃克塞特大学/JPL的图像

太阳系外行星围绕其他恒星运行的行星被发现有各种类型和大小,从微小的岩石世界到围绕其恒星运行的热气态巨行星。

脑海中浮现出“天乐”这个短语,它是一个古老的哲学概念,将太阳、月亮和行星的运动视为一种音乐形式。

虽然这个短语很容易与古典旋律联系在一起,但太阳系外行星似乎更适合重金属音乐类型。

行星WASP-121b是一颗离地球900光年的炽热木星。它的轨道非常靠近它的恒星,其高层大气达到4600华氏度(2500摄氏度)。它的宿主恒星的引力使这颗行星变形为美式足球椭圆。2015年首次发现,这颗行星的质量是木星的1.8倍。

哈勃太空望远镜(HST)探测到从该行星逸出的气体,即被称为重金属的铁和镁气体,这些同行评议的结果发表在2019年的《天文学杂志》上。

有证据表明,WASP-121b的低层大气非常热,以至于铁和镁仍处于气态。它们流向高层大气,在那里它们可以利用氢和氦的力量进入太空。这是首次观察到这种气体从热木星系外行星逃逸。正如马里兰州巴尔的摩约翰霍普金斯大学的研究员大卫·辛格所说:

以前在其他热木星上也发现过重金属,但只在较低的大气层中。所以你不能确定它们是否正在逃逸。通过WASP-121b,我们可以看到镁铁气体远离行星,它们没有受到吸引力的束缚。重金属逃逸的部分原因是行星太大而膨胀,重力相对较弱。这是一颗正在被积极剥离大气层的行星。

插图:从新月到满月再到新月的五颗橙色行星的视图。使用美国宇航局斯皮策太空望远镜的图像,黄蜂121b的计算机模拟视图。来自美国航天局/JPL-加州理工学院/艾克斯-马赛大学(AMU)/维基百科的图像

这个过程是如何发生的?首先,恒星本身比太阳热,来自恒星的紫外线加热了行星的高层大气。根据辛的说法,逃逸的铁和镁气体也可能有助于进一步加热大气层:

这些金属会使大气在紫外线下更加不透明,这也可能有助于加热高层大气。

这不仅会严重影响行星的大气层,也会影响行星本身。事实上,它已经接近恒星引力将其撕裂的临界点。现在,它已经被拉伸成类似足球的形状。WASP-121b为科学家提供了难得的观察机会,正如Sing所指出的:

我们选择这颗行星是因为它太极端了。我们认为我们有机会看到较重的元素逃逸。它太热了,很容易看到,这是寻找重金属的最佳选择。我们主要寻找镁,但在其他系外行星的大气中也有铁的迹象。然而,在离这颗行星这么远的地方,能够从数据中如此清晰地看到它,真是令人惊讶。

马里兰大学天文学家德雷克·戴明说:

这颗行星是超热木星的原型。这些行星被它们的宿主恒星强烈照亮,这些恒星本身就像恒星。行星被它们的恒星蒸发,以至于我们可以看到金属原子逃逸到高层大气中,在那里它们可以与行星的磁场相互作用。这提供了一个观察和理解一些非常有趣的物理学的机会。

离它们的宿主恒星如此之近的热木星非常罕见。那些温度如此之高的更是罕见。虽然它们非常罕见,但一旦你发现它们,它们就会脱颖而出。我们期待着更多地了解这颗奇怪的行星。

WASP-121b的这些观测是全色比较系外行星库(PanCET)调查的一部分,这是第一次对20颗不同系外行星的紫外线、可见光和红外光进行大规模比较研究,这些行星的大小从超级地球(几倍于地球质量)到木星(100倍于地球质量)。

插图:大型橙色系外行星,平行旋转,类似木星。WASP-121b是一颗被称为热木星的系外行星,如HD209458b(艺术家的概念)。美国航天局/欧空局/培根(STScI)/马德胡苏丹(加州大学)的图像

通过研究WASP-121b和其他热木星,科学家们可以了解到更多关于行星如何失去原始大气的信息。仍在形成的行星的大气往往由重量较轻的氢和氦组成。但是随着行星越来越靠近它们的恒星,这些大气可能会被剥离。正如辛所说:

热木星主要由氢组成,哈勃对氢非常敏感,所以我们知道这些行星可以相对容易地失去气体。但是在WASP-121b的情况下,氢和氦几乎像河流一样流出,并拖着这些金属。这是质量损失的一个非常有效的机制。

WASP-121b也是即将到来的詹姆斯·韦伯太空望远镜未来观测的理想目标,该望远镜将能够检查大气中的水和二氧化碳,并有助于对大气中的所有化学元素进行更全面的分析。这些数据将有助于科学家更好地理解像热木星这样的世界是如何形成的,以及整个行星系统是如何形成的。

插图:左边是一颗明亮的类似太阳的恒星,右边是一颗椭圆形的足球形状的系外行星。

121b是一个艺术家的概念,天文学家称之为重金属系外行星。

地球太热了,镁和铁(被称为重金属,因为这些元素的原子量比氢或氦更大)的气体正在逃逸到大气中。

与此同时,主星的引力正在拉动行星及其大气层,将其拉伸成足球的形状。

参考资料

1.维基百科全书

2.天文学名词

3.保罗·斯科特·安德森-冷静-地球斯基

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