科學家對這顆詭異行星大氣進行了研究,等等,它怎麼可能有大氣層

儘管人類已經在宇宙中發現了許多詭異的系外行星,但每次宇宙總是能給我們驚喜,展現出另一種風味的詭異天體。在對LTT 9779b的大氣層研究了一番之後,科學家們忍不住思考:等等,它怎麼可能擁有大氣層呢?

科學家對這顆詭異行星大氣進行了研究,等等,它怎麼可能有大氣層

LTT 9779b是上個月剛被宣佈的一顆新發現的系外行星,距離我們僅有260光年,我們上個月也介紹過這顆行星。它的體積比海王星略大一點,是地球的4。72倍,質量是地球的29。32倍。它的宿主恆星是一顆類似於太陽的天體,並且早在NASA的斯皮策太空望遠鏡還沒退役的時候就被觀測過。

非常值得注意的是,LTT 9779b是迄今為止人類發現的唯一一顆

極熱海王星

,也就是體積類似於海王星的超高溫天體。它的軌道半長軸僅有大約250萬公里,相當於地球的1/60,因此公轉週期也極短,只需要19個小時就能公轉一圈。同時,

因為過於靠近宿主恆星,它的表面溫度也極高,達到了驚人的1700℃。

即使是這些,也並沒有足夠讓科學家震驚。真正讓他們想不通的,是LTT 9779b擁有著一個完整的大氣層!

科學家對這顆詭異行星大氣進行了研究,等等,它怎麼可能有大氣層

是的,行星擁有大氣層本不是什麼稀奇事,但LTT 9779b就不一樣了。

由於表面溫度極高,氣體熱脹冷縮變得蓬鬆,本就容易逸散掉。與此同時,在如此靠近宿主恆星的情況下,宿主恆星的強大輻射也更容易剝離它的大氣層。

因此,科學家一直以為,它已經沒有大氣層了。

堪薩斯大學的天文學家Ian Crossfield最早發表了關於這顆行星的論文,他描述自己繪製的LTT 9779b溫度曲線時指出:“這是我們第一次在這顆行星上觀測到不該存在的光線,這顆行星在宿主恆星的狂熱炙烤下,溫度超過了3000華氏度,大氣層應該完全被蒸發掉了。然而我們的斯皮策望遠鏡觀測結果從這顆行星發出的紅外線中向我們展示了它的大氣層。”

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我們知道,紅外線可以展示出一個物體的溫度。這意味著,

我們可以透過LTT 9779b輻射的紅外線,探測到它的表面溫度,以及溫度的變化情況,這對於科學家瞭解這顆行星來說非常重要。

幸運的是,這顆行星的軌道所在平面又恰好經過地球,讓我們能夠看到它的凌日現象,也能夠在它處於白晝和黑夜兩種狀態下都被我們觀測到。在這個過程中,我們就可以透過紅外線探測到的溫度,對LTT 9779b一個執行週期內的溫度變化情況。

結果表明:LTT 9779b每天最熱的時候,就是正中午的時候。相比之下,我們的地球通常是在下午才會迎來一天中最熱的時段,這是因為熱量進入地球大氣層的速度要比輻射回太空的速度更快所導致的。

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透過這個特點,我們也可以獲得一些關於LTT 9779b的資訊。

系外行星研究所(iREx)和加拿大麥吉爾大學的天文學家Nicolas Cowan指出:“這顆行星比我們想象中要涼得多,這意味著它能夠反射掉很大一部分照射它的陽光,這大概是白晝面的雲層所造成的結果。同時,這顆行星也不會向黑夜側輸送多少熱量,但我想我們能夠解釋這一點:被吸收的那部分陽光主要在高層大氣中被吸收,在這裡,能量會迅速被輻射回太空。”

為了更好地研究LTT 9779b大氣層,來自新墨西哥大學的天文學家Diana Dragomir從聽說了這顆行星開始,就對它產生了濃厚的興趣:“熱海王星本來就罕見,而像這樣在如此極端環境下的熱海王星更難解釋,因為它的質量不足以在如此長的時間裡束縛住自己的大氣層,那它又是如何做到的呢?LTT 9779b雖然讓我們十分撓頭,但它擁有大氣層的事實也給我們了一個研究這種行星的一次寶貴機會,所以我們決定用另一臺望遠鏡進行觀測。”

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於是,她和她的團隊利用NASA的

凌日外行星勘測衛星

(TESS),對LTT 9779b的兩次行星食進行了觀測。所謂的行星食,本質上原理和月食一樣,就是這顆行星執行到宿主恆星背面的天象,和凌日是相反的情況。在發生行星食的時候,它的光芒會相對黯淡一點,這更有利於科學家對它的大氣結構進行觀測研究。

透過將TESS和斯皮策兩臺望遠鏡的資料進行結合,他們獲得了這顆行星的發射光譜。結果發現,其中一部分波長很可能被一氧化碳吸收掉了。

在此之前,科學家們已經在一些熱木星上發現了這種物質。熱木星和熱海王星一樣都十分靠近宿主恆星,但是引力更強,所以保持自己的大氣層還可以理解。科學家一直認為熱海王星沒有足夠的質量拉攏大氣層中的氣體,如今看來,或許一氧化碳能解釋其中的原因。

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在第一篇關於這顆行星的論文中,科學家也提出了另一種可能,那就是LTT 9779b雖然現在擁有大氣層,但可能正在失去它,只不過我們幸運地在它被完全剝離之前發現了它。

不管怎麼說,在僅僅被發現了一個月的時間內,LTT 9779b就引得兩組科學家釋出了兩篇論文,可見它的獨特之處的確令科學家們好奇不已。我們對它的瞭解仍然非常有限,科學家們還將繼續對它進行觀測和研究,希望能夠取得更多突破。

可以想象,隨著人類發現的系外行星越來越多,我們也將看到越來越極端的天體。也許在未來某一天,連LTT 9779b都算不上詭異,我們也很好奇,到那個時候,最詭異的系外行星將會是什麼模樣。

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