作者:Jonathan Fraine 来源:《自然》 发布时间:2014/10/14 10:57:19
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科学家发现最小有水系外行星
同时拥有罕见晴朗大气层

 

天文学家首次在“系外海王星”中找到水蒸气。图片来源:David A. Aguilar/CfA

天文学家日前发现了一颗含有水的最小太阳系外行星——这是颗海王星大小的天体,并且更为罕见的是,这颗系外行星同时拥有非常晴朗的天气。通常情况下,科学家研究的其他一些小型系外行星都具有多云的大气层。

美国马里兰大学帕克分校天文学家Jonathan Fraine表示:“这是我们迄今为止发现的能够透过大气层看清一切的最小的系外行星。”他说:“事实上这种晴朗的天气条件是非常重要的。”

Fraine及其同事在最新出版的《自然》杂志上描述了这颗系外行星的大气情况。这颗编号为HAT-P-11b的系外行星位于天鹅座中,距地球约38秒差距(124光年)。

行星的大气成分蕴藏着行星形成与起源的线索。此前人们已成功在一些系外行星大气中找到水蒸气,但这些行星都是“块头”更大的类似木星的气态巨行星。

天文学家已经拼凑出一些系外行星的大气细节,并试图找到一颗与地球具有类似大气条件的类地行星。然而迄今为止,系外行星大气中的云层通常会阻碍他们的观测工作。

然而HAT-P-11b却不是这样。Fraine研究团队利用美国宇航局(NASA)的哈勃空间望远镜和斯皮策空间望远镜,观测了随着这颗系外行星从其母星前掠过导致后者光线变暗的过程以及在这一行星凌日过程中光谱细节的变化。当系外行星运行到恒星的一侧以及离开恒星的另一侧时,天文学家能够短暂地两次瞥见这颗行星的大气情况。

在观察了氢和氧如何吸收特定波长的恒星光线后,科学家认为这颗系外行星的大气层中存在着高水平的水蒸气。除了水蒸气外,在这颗行星的大气中,还发现了大量的氢气和其他一些未知分子。让研究人员感到惊讶的是,信号的强度表明,这颗系外行星的大气层中竟然没有云团,从而使得哈勃空间望远镜能够看得一清二楚。

在HAT-P-11b表面发现了晴朗天空让Fraine及其同事惊讶不已。他说:“我们真是太幸运了。”

Fraine强调,在接近这颗系外行星表面的地方可能依然有云层存在。如果飞行员能够穿越HAT-P-11b的大气层,他们可能会看见下面低洼蓬松的云彩,同时抬头会看见清晰的天空。

在系外行星的大气中发现水并不让人感到惊奇。但伊利诺伊州芝加哥大学系外行星天文学家Kevin Stevenson指出,一览无余的视野也使得天文学家能够推断在行星的内部存在多少岩石和水冰。水分所处的位置排除了有关HAT-P-11b内部的几个可能的推测。它指引天文学家倾向于这样一个模型,即这颗系外行星一开始拥有一个由岩石或冰体构成的内核,并随着时间的流逝而逐渐开始积聚氢气。

HAT-P-11b的体积大约是地球的4倍,而质量却是地球的26倍。它可能有着固态的核,外面覆盖着大气层。不同的是,它距母星较近,运行周期只有5天左右,而表面温度更高达605摄氏度。

研究小组成员之一、帕萨迪纳市加州理工学院Bj?觟rn Benneke很快将利用哈勃空间望远镜探测其他小型系外行星的大气。研究人员希望这些系外行星中至少有一些也能够看得清。

研究人员说,在海王星大小的系外行星中发现晴朗天空是一个好迹象,这意味着其他小型系外行星也同样可能有着良好的能见度。最终,借助先进的观测技术,天文学家将研究更小的类似地球的岩石行星的大气成分。(来源:中国科学报 赵熙熙)

 
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