研究表明,对于最热的星球来说,这是一次重大的崩溃

在系外行星KELT-9b的灼热气氛中,甚至分子也被撕成碎片。

巨大的气体巨人被称为“热木星”,它们的行星离它们的恒星太近而无法维持生命,是我们太阳系以外发现的一些最奇怪的世界。新的观察结果表明,所有这些中最热的仍然是陌生的,极易发生全行星崩溃,以至于它们将构成其大气层的分子撕裂了。

这颗行星叫做KELT-9b,是一颗超热的木星,是我们银河系中几种系外行星(围绕其他恒星的行星)之一。它的重量几乎是我们木星质量的三倍,并且绕着一颗约670光年远的恒星旋转。它的表面温度为7800华氏度(4300摄氏度),比某些恒星还要热,是迄今为止发现的最热的行星。

现在,使用NASA的Spitzer太空望远镜的一组天文学家发现了证据,证明即使分子保持完整,热量也太多了。氢气分子可能会在KELT-9b的白天撕裂,直到它们分离的原子流到行星的夜间才能重新形成。

尽管仍然非常热,但晚上的轻微冷却足以使氢气分子重整-也就是说,直到它们流回白天,然后再次被撕裂。

芝加哥大学的研究生,揭露这些发现的新论文的主要作者梅根·曼斯菲尔德说:“这种行星的温度是如此极端,与许多其他系外行星有些不同。” “还有其他一些热木星和超热木星,它们虽然不那么热,但仍然足够温暖以至于会产生这种影响。”

研究结果发表在《天体物理学期刊快报》上,展示了探测这些遥远世界所需的技术和分析技术的日趋完善。科学才刚刚开始涉足系外行星的大气层,研究最热最亮的分子融解。

KELT-9b将坚定地归类于不可居住的世界。天文学家在2017年首次使用千分度极小望远镜(KELT)系统检测到它的极端敌对环境时意识到这一点-这是由两台机器人望远镜进行观测共同进行的工作,其中一台在亚利桑那州南部,另一台在南非。

在《天体物理学杂志快报》的研究中,科学团队使用Spitzer太空望远镜解析了这个地狱巨人的温度分布。 Spitzer可以在红外光下进行观察,可以测量热量的细微变化。经过数小时的重复,这些观测结果使Spitzer能够捕获大气层的变化,因为行星在绕恒星运行时会分阶段出现。当行星绕其恒星运行时,行星的不同半部进入视野。

这使团队可以瞥见KELT-9b的白天与“夜晚”之间的区别。在这种情况下,行星如此紧紧地绕着恒星运转,以至于绕着恒星的“年”仅需1 1/2天。这意味着该行星被潮汐锁定,一直向其恒星呈现一张面孔(因为我们的月亮向地球仅呈现一张面孔)。在KELT-9b的另一端,夜晚永远持续。

但是气体和热量从一侧流向另一侧。对于试图了解系外行星大气的研究人员来说,一个大问题是辐射和流如何相互平衡。

计算机模型是此类研究的主要工具,显示了这些气氛在不同温度下的行为。 KELT-9b数据最适合的模型是氢分子被撕裂并重新组装的过程,该过程称为解离和重组。

“如果不考虑氢解离,就会遇到 [37 miles or] 每秒60公里,”曼斯菲尔德说,“这不太可能。”

事实证明,KELT-9b的白天和夜晚之间没有很大的温差,表明热量从一个流向另一个。白天的“热点”本应直接位于该行星的恒星下方,因此偏离了预期位置。科学家们不知道为什么-在这个奇怪而又炽热的星球上还有另一个谜团需要解决。

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马蹄莲科菲尔德
加利福尼亚州帕萨迪纳市喷气推进实验室。
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帕特·布伦南(Pat Brennan)撰写

2020-015