這顆橄欖球狀行星的重金屬正在“逃離”

這顆熱木星距離它的主星太近了,萬有引力把它擠壓成了足球一樣的形狀。不僅如此,它的溫度也是如此極端之高,重金屬氣體正時刻從這顆系外行星的大氣層逃逸到太空中——這是迄今為止從未見過的現象。

這顆橄欖球狀行星的重金屬正在“逃離”

發表在《天文在線》上的一項新研究表示,鐵和鎂氣體正在從WASP-121b(一顆“熱木星”,距離地球約880光年)的大氣層中逃逸。

這顆橄欖球狀行星的重金屬正在“逃離”

WASP-121b效果圖

WASP-121b的質量大約是木星的1.8倍,它離其主恆星非常近,完成一次公轉只需1.275地球日。如此之近的距離使得兩者之間的引力大得可怕,這顆行星幾乎處於被撕裂的邊緣。這毫不誇張——它正處於危機之中,很有可能將要經歷一場毀滅性的潮汐活動,那時這顆行星將會坍塌。因此,這顆星球被扭曲成了足球狀。

這顆橄欖球狀行星的重金屬正在“逃離”

WASP-121b效果圖

這項新研究的主導者、巴爾的摩約翰霍普金斯大學(Johns Hopkins University)的天文學家戴維·辛(David Sing)告訴天文在線網站,“最簡單的理解方法就是類比我們地球上因月球引力產生的潮汐現象。在我們的星球上,月球引力會拉動海水,所以最靠近月球的海水向月球凸出,這就是漲潮。同樣地,地球另一側所受到的引力最弱,海水受到的拉力很小,也會產生一個凸起。這樣,海陸系統被扭曲,就會形成有點像足球的形狀。”

這顆橄欖球狀行星的重金屬正在“逃離”

WASP-121b效果圖

WASP-121b行星上正在發生著相似的事情——但是規模更大。戴維·辛說,這顆行星上距離主恆星最近之處大概要比正常時大10%。

同時,主恆星發射出的強射線把WASP-121b的外層大氣加熱到了超過2,200開爾文(約為3,500華氏度)。這一研究表明,這顆行星已經熱到大氣中的水分子被撕裂的程度。

這顆橄欖球狀行星的重金屬正在“逃離”

WASP 121b計算機模擬圖

戴維·辛和他的同事們在新研究中發現,由於WASP-121b的上層大氣溫度過高,重金屬氣體正在從這顆星球流失。這項新研究首次對該現象進行了演示,鐵和鎂從低層大氣流動到上層大氣,而由於上層大氣溫度過高,金屬都以氣態形式存在,而後重金屬氣體附著在較輕的氫氣和氦氣上,從而逃逸到太空中。

這顆橄欖球狀行星的重金屬正在“逃離”

戴維·辛告訴天文在線網站:“人類以前曾在系外行星上發現過重金屬,我們也知道它們曾從大氣中逸出,然而,大多數預測模型並沒有考慮到這些重金屬,這次在如此高空發現這些重金屬是一個很大的驚喜。”

這顆橄欖球狀行星的重金屬正在“逃離”

戴維·辛和他的同事們使用哈勃太空望遠鏡上的成像光譜儀進行了觀察。當這顆系外行星從它的主恆星前面(相對地球視角)經過時,研究人員探測到了近紫外線下的鎂和鐵的光譜。考慮到WASP-121b上的極端條件,科學家們花費了很大功夫分析重金屬氣體是否真的有可能逃逸。

這顆橄欖球狀行星的重金屬正在“逃離”

“我們認為我們有機會看到重金屬元素逃逸。這顆星球溫度非常高,而且適宜觀測,這是發現重金屬存在的最佳機會”,戴維·辛在一次哈勃新聞發佈會上指出,“我們主要是在尋找鎂,但在其他系外行星的大氣中也有鐵元素的跡象,”他對此還補充道,“重金屬正在逃逸,一定程度上是因為這顆行星太‘大’太‘臃腫’,以至於其引力相對較弱,因此這顆行星的大氣層正在被剝離。”

這顆橄欖球狀行星的重金屬正在“逃離”

在分析過程中,戴維·辛及其同事們必須確保收集的數據沒有被主恆星干擾。幸運的是,他們獲得了NASA TESS(一項行星搜尋任務)的數據,戴維·辛告訴天文在線網站說,這“讓我們很大地壓縮了恆星的活躍程度範圍,幫助我們排除了恆星活動可能干擾信號的可能性”。

至於WASP-121b的命運,戴維·辛說它在劫難逃;最終,這顆熱木星將被它的主恆星撕成碎片。

這顆橄欖球狀行星的重金屬正在“逃離”

戴維·辛說:“目前的估計是在未來大約1000萬年左右這顆行星會毀滅,這在天文學術語中並不是很長的時間。在未來的十年裡,天文學家們希望能夠活躍探測到這顆行星的軌道緩慢收縮,到那時我們就能更好地瞭解它的真正命運。”

1.Wikipedia百科全書

2.天文學名詞

translate: 佐小咣

author: George Dvorsky

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