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  • 哈勃和斯皮策太空望远镜联手,终于揭开这颗系外行星的大气层

    美国国家航空航天局(NASA)的两架太空望远镜合作(哈勃太空望远镜和斯皮策太空望远镜),首次识别出地球和海王星大小之间行星的详细化学“指纹”。在太阳系中找不到这样的行星,但它们在其他恒星周围很常见。这颗行星,格利泽3470 b(也被称为GJ 3470 b),大小介于地球和海王星之间,有一个巨大岩石内核埋在氢和氦的大气下。这颗行星重12.6倍地球质量,比地球大,但比海王星小(海王星的质量大于17倍地球质量)。

    哈勃和斯皮策太空望远镜联手,终于揭开这颗系外行星的大气层

    美国宇航局开普勒太空望远镜发现了许多类似的星球,事实上,银河系中80%的行星都可能在这个质量范围内。然而,研究人员表示,直到现在,天文学家才能够理解这样一颗行星的化学性质。通过对GJ 3470 b的大气层进行编目,天文学家们能够发现关于这颗行星的性质和起源线索。从行星形成的角度来看,这是一个重大发现,加拿大蒙特利尔大学的Bjorn Benneke说:这颗行星轨道离恒星非常近,质量远小于木星(地球质量的318倍)。

    哈勃和斯皮策太空望远镜联手,终于揭开这颗系外行星的大气层

    但它成功地吸收了原始的氢/氦大气,这些大气基本上没有受到较重元素的污染。在太阳系中没有这样的行星,这就是它引人注目的地方。天文学家利用美国宇航局哈勃和斯皮策太空望远镜的多波长综合能力,对GJ 3470 b的大气层进行了首次研究。

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    这是通过测量行星经过其恒星前方时的星光吸收(凌日)和行星经过恒星后方时的反射光损失(日食)来实现。太空望远镜总共观测了12次凌日和20次日食,基于光分析化学指纹的科学被称为“光谱学”。

    哈勃和斯皮策太空望远镜联手,终于揭开这颗系外行星的大气层

    这是第一次在光谱上看到这样一个行星的特征,但却不知道该如何分类:它应该被称为“超级地球”还是“亚海王星”?或者别的什么?凑巧的是,gj3470b大气层基本是干净的,只有薄薄的薄雾,这使得科学家们能够深入大气层进行探测。预计大气层中含有大量重元素,如氧和碳,它们正在形成丰富的水蒸气和甲烷气体,类似于在海王星上所看到的。相反,天文学家发现了一种重元素含量非常低的大气,其组成类似于太阳富含氢/氦的组成。其他被称为“热木星”的系外行星被认为是在离恒星很远的地方形成。

    哈勃和斯皮策太空望远镜联手,终于揭开这颗系外行星的大气层

    随着时间的推移,它们会迁移到离恒星更近的地方。但本这颗行星似乎就是在今天的位置上形成。最可信的解释是gj3470b诞生于红矮星附近,这颗红矮星质量大约是太阳的一半。他假设,从本质上说,它一开始是一块干燥的岩石,在恒星非常年轻的时候,从一个原始的气体盘中迅速地吸收了氢,这个圆盘被称为“原行星盘”。天文学家看到的这个物体能够从原行星盘中吸收氢,但并没有失控成为一颗炽热的木星,这是一个有趣的现象。

    哈勃和斯皮策太空望远镜联手,终于揭开这颗系外行星的大气层

    一种解释是,在行星进一步膨胀之前,这个圆盘就已经消散了,这颗行星被困在了一颗亚海王星的轨道上。美国宇航局即将推出的詹姆斯·韦伯太空望远镜将能够探测到更深处GJ 3470 b的大气层,这要归功于韦伯对红外的空前敏感。研究韦伯仪器的美国和加拿大团队对这一新发现已经产生了极大的兴趣,他们将观察gj3470b在大气雾霭变得越来越透明波长下的凌日和日食。

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