由堪薩斯大學(xué)的一位天文學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的研究小組對(duì)來自NASA的TESS和Spitzer太空望遠(yuǎn)鏡的數(shù)據(jù)進(jìn)行了研究，首次描繪出一種被稱為“熱海王星”的異常系外行星的大氣。

有關(guān)最近發(fā)現(xiàn)的LTT 9779b行星的發(fā)現(xiàn)今天發(fā)表在“天體物理學(xué)快報(bào)”上。本文詳細(xì)介紹了TESS發(fā)現(xiàn)的任何行星的第一個(gè)光譜大氣特征，這是任何一個(gè)有大氣和熱海王星的TESS行星的第一個(gè)全球溫度圖，其發(fā)射光譜與先前研究的許多較大的“熱木星”根本不同。

KU的物理學(xué)和天文學(xué)助理教授，論文的主要作者Ian Crossfield說：“我們首次測(cè)量了不應(yīng)該存在的來自這個(gè)星球的光。” “這顆行星被恒星強(qiáng)烈照射，溫度超過華氏3,000度，其大氣可能已經(jīng)完全蒸發(fā)。然而，我們的Spitzer觀測(cè)結(jié)果通過行星發(fā)出的紅外光向我們展示了其大氣。”

盡管LTT 9779b非常出色，但可以肯定的是：人們可能不太喜歡它。

克羅斯菲爾德說：“這顆行星沒有固體表面，比我們的太陽系中的水星還要熱得多，不僅會(huì)導(dǎo)致該行星大氣中的鉛熔化，還會(huì)導(dǎo)致鉑，鉻和不銹鋼熔化。” “在這個(gè)星球上，一年不到24小時(shí)-這就是它繞恒星旋轉(zhuǎn)的速度。這是一個(gè)相當(dāng)極端的系統(tǒng)。”

熱海王星LTT 9779b于去年才被發(fā)現(xiàn)，成為首批海王星大小的行星之一美國國家航空航天局(NASA)全天空TESS行星?？肆_斯菲爾德(Crossfield)及其合作者使用一種稱為“相曲線”分析的技術(shù)來解析系外行星的大氣成分。

他說：“我們測(cè)量了行星繞其軸旋??轉(zhuǎn)360度時(shí)發(fā)出的紅外光的數(shù)量。” “紅外光可以告訴您某物的溫度以及地球上最熱和最冷的位置–在地球上，中午不是最熱;直到下午幾個(gè)小時(shí)才最熱。但是在這個(gè)星球上，實(shí)際上實(shí)際上是最熱的中午時(shí)分，我們看到大部分紅外線來自恒星直立在頭頂?shù)男行遣糠郑鴣碜孕行瞧渌糠值募t外光則少得多。”

KU物理學(xué)和天文學(xué)助理教授，該論文的主要作者Ian Crossfield說：“我們首次測(cè)量了不應(yīng)該存在的來自這個(gè)星球的光。” “這顆行星被恒星強(qiáng)烈照射，溫度超過華氏3,000度，其大氣可能已經(jīng)完全蒸發(fā)。然而，我們的Spitzer觀測(cè)結(jié)果通過行星發(fā)出的紅外光向我們展示了其大氣。” 圖片來源：Ethen Schmidt /堪薩斯大學(xué)

行星溫度的讀數(shù)被視為表征其大氣層的一種方式。

“系外行星研究所(iREx)的尼古拉斯·科萬(Nicolas Cowan)說：“這顆行星比我們預(yù)期的要涼得多，這表明它正在反射入射的大部分星光，可能是由于白天的云層所致。蒙特利爾的麥吉爾大學(xué)(McGill University)幫助分析和解釋了熱相曲線測(cè)量結(jié)果。“行星也沒有向其夜側(cè)傳遞大量的熱量，但我們認(rèn)為我們了解：被吸收的星光很可能在大氣中被吸收得很厲害，能量從那里被迅速輻射回太空。”

根據(jù)克羅斯菲爾德(Crossfield)的說法，隨著對(duì)系外行星大氣層的研究逐漸向著越來越小的行星移動(dòng)，結(jié)果只是進(jìn)入系外行星探索新階段的第一步。

他說：“我不會(huì)說我們現(xiàn)在已經(jīng)了解了這個(gè)星球的一切，但是我們已經(jīng)進(jìn)行了足夠的測(cè)量，知道這將是將來研究的一個(gè)非常有成果的對(duì)象。” “它已經(jīng)成為James Webb太空望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)的目標(biāo)，這是NASA未來幾年內(nèi)將推出的下一個(gè)數(shù)十億美元的大型旗艦太空望遠(yuǎn)鏡。到目前為止，我們的測(cè)量表明我們稱之為光譜吸收特征，它的光譜表示大氣中的一氧化碳和/或二氧化碳我們開始了解組成大氣的分子的原因因?yàn)槲覀兛吹搅诉@一點(diǎn)，并且由于這張全球溫度圖的樣子，它還告訴了我們一些信息關(guān)于風(fēng)如何在這個(gè)微型氣體星球的大氣中循環(huán)能量和物質(zhì)的循環(huán)。

克羅斯菲爾德(Crossfield)解釋說，海王星般的世界非常稀少，靠近它們的寄主恒星，這個(gè)地區(qū)通常沒有行星，天文學(xué)家稱之為“熱海王星沙漠”。

他說：“我們認(rèn)為這是因?yàn)楹Ｍ跣堑臒崃坎蛔阋员苊獯罅康拇髿庹舭l(fā)和質(zhì)量損失。” “因此，最接近的熱系外行星要么是巨大的熱木星，要么是很久以前就失去了大部分大氣層的巖石行星。”

由新墨西哥大學(xué)物理學(xué)和天文學(xué)助理教授戴安娜·德拉戈米爾(Diana Dragomir)領(lǐng)導(dǎo)的這項(xiàng)研究的伴隨論文，是利用熱海王星的斯必澤紅外陣列照相機(jī)(IRAC)通過二次月食觀測(cè)研究了行星的大氣成分。

盡管LTT 9779b不適合人類或任何其他已知生命形式的殖民地，但克羅斯菲爾德說，評(píng)估其大氣層將磨練某些技術(shù)，有朝一日可以用來尋找更多宜人的行星。

他說：“如果有人相信天文學(xué)家所說的在其他世界上發(fā)現(xiàn)生命或氧氣的跡象，我們將不得不證明我們實(shí)際上可以首先在簡(jiǎn)單的東西上做到這一點(diǎn)。” “從這種意義上講，像LTT 9779b這樣的更大，更熱的行星就像訓(xùn)練輪一樣，表明我們實(shí)際上知道我們?cè)谧鍪裁矗⑶铱梢允挂磺姓_。”

克羅斯菲爾德(Crossfield)說，他窺視如此陌生而遙遠(yuǎn)的星球的大氣本身也很有價(jià)值。

“作為研究這些行星的人，我們可以在測(cè)量這些行星的特性方面做很多有趣的行星科學(xué)，就像人們研究木星，土星和金星的大氣一樣，盡管我們認(rèn)為這些行星不會(huì)承載生命，“ 他說。“它們?nèi)匀缓苡腥?，我們可以了解這些行星是如何形成的以及行星系統(tǒng)的更廣泛的背景。”

克羅斯菲爾德說，為了更好地理解LTT 9779b和尚未發(fā)現(xiàn)的類似海王星還有很多工作要做。(與此同時(shí)，由Crossfield撰寫的關(guān)于LTT 9779b的次日食“光譜”的分析有關(guān)大氣成分的同行論文。)

他說：“我們希望繼續(xù)用其他望遠(yuǎn)鏡觀察它，以便我們能回答更多問題。” “這顆行星如何能夠保留其大氣層?它最初是如何形成的?它最初是否較大，但已經(jīng)失去了其原始大氣層的一部分?如果是這樣，那么為什么它的大氣層不僅僅是縮小的大氣層?大熱系外行星的大氣?還有其他潛伏在大氣中的東西?”

該論文的一些KU研究人員的共同作者還計(jì)劃繼續(xù)研究不可能的系外行星。

iREx和蒙特利爾大學(xué)的BjörnBenneke說：“我們?cè)诖髿鈱又袡z測(cè)到一氧化碳，并且永久性的白天非常熱，而熱量很少傳遞到夜晚。” “這兩個(gè)發(fā)現(xiàn)都使LTT 9779b發(fā)出強(qiáng)烈的信號(hào)，需要觀察到的強(qiáng)烈信號(hào)使該行星成為將來用JWST進(jìn)行詳細(xì)表征的極具吸引力的目標(biāo)。我們現(xiàn)在還計(jì)劃使用NIRISS在JWST上進(jìn)行更詳細(xì)的相曲線觀察。”