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摆脱大气,重金属泄漏,为何它不受束缚?

2020/8/2 14:43:53 来源:原创 浏览:

橄榄球状行星正在泄漏重金属

艺术家所作的WASP-121b的印象画。图像来自:美国宇航局(NASA),欧洲空间局(ESA),G.培根(空间望远镜研究所(STSCI))

这颗热木星是如此靠近它的主恒星,以致于引力将其挤压成类橄榄球形态。不仅如此,它的温度非常极端,导致重金属气体从这颗系外行星的大气逃逸进入太空——这是从前从未被发现的现象。

根据发表在《天文杂志》上的最新研究成果,铁气体及镁气体从WASP-121b——一颗距地球将近880光年的热木星的大气层逃逸出。

WASP-121b的质量约是木星的1.8倍,它与主恒星的距离极近,仅需1.275天便能完成一次公转。在这样的距离上,强烈的引力将WASP-121b置于濒临撕裂的境地当中。这一点儿也不夸张,这颗行星极有可能经历一次潮汐瓦解,在那时,行星将会分裂开。因此,这颗行星被扭曲变形,有着如同橄榄球一般的外观。

艺术家所作的WASP-121b的印象画。图像来自:哈勃太空望远镜

“用最简单的方式去理解,则是将此种现象近似于由月球引发的地球表面的海洋潮汐。”此研究的第一作者、约翰斯·霍普金斯大学巴尔的摩校区的天文学家,戴维·辛,是这样对天文在线说的。“在我们的例子中,来自月球的引力牵扯海洋,于是距离月球最近的海洋被拉扯着向月球方向突出,这便是涨潮。类似地,地球另一侧引力最弱,所以这侧的海洋并不如在另一侧的海洋那般被猛烈地牵扯,但同样也会产生一个凸起。于是地球-海洋系统变得扭曲,有点类似于橄榄球形状。”他说。

相似的情况发生在WASP-121b上——但以更大的规模进行。辛说道,这颗星球上最靠近主星的部分比通常要大上大约10%。

与此同时,来自主恒星的强烈辐射对WASP-121b的高层大气进行加热,使得其温度超过了2200开尔文(3500华氏度)。研究显示,由于WASP-121b的温度过高,导致大气中的水分子被撕裂开。

在研究中,辛和他的同事们展示了高层大气中的超热情况同样导致了重金属气体从WASP-121b逸散。这是首次揭示来自较低层大气的铁和镁上流到高层大气,并由于高温,在那里保持气态的现象的新研究。而根据研究,重金属气体又通过附着在较轻的氢气和氦气上,从高层大气逃逸入太空。

“先前就曾在系外行星上发现过重金属,而我们还知道它们拥有逃逸的大气,”辛对天文在线谈道。“然而,大多数的预测并没有将重金属包含在它们的模型中,在极高的海拔发现金属实在是一大惊喜。”

辛和他的同事们运用哈勃太空望远镜上的成像光谱仪进行观测。从我们在地球上的视角看,当这颗系外行星从正面经过它的主恒星时,研究员在近紫外下观察到了镁以及铁的光谱,这种方法被称为“行星凌星法”。考虑到WASP-121b上的极端条件,科学家尝试弄清重金属气体的逃逸是否确实存在可能性。

“我们认为我们有希望看到较重元素的逃逸。这颗星球炽热,非常有利于观测,这是一次去发现重元素存在的宝贵机会,”辛在一篇哈勃的新闻稿中指出,“我们主要寻找的是镁,但也有铁存在于其他系外行星大气中的迹象。”他还补充道:“重金属部分逃逸,是因为行星太过于巨大而鼓胀,以至于其重力相当微弱。这是一颗主动让自身大气层被剥去的行星。”

在分析过程中,辛和同事们需要确保主恒星没有将他们的读数污染。幸运的是,他们获取了来自美国宇航局苔丝任务的数据,“在这颗主恒星的活跃度方面,(这些数据)给了我们极好的约束,帮助我们排除恒星活动为可能信号的可能性。”辛告诉天文在线。

至于WASP-121b的命运,辛说它在劫难逃。最终,这颗热木星将被其主恒星撕成碎片。

“当前预测(这件事)将发生在在未来大约一千万年左右,在天文学上,这并非很长的一段时间,”辛说,“在接下来十年,天文学家们希望能积极观测到这颗行星的轨道缓慢衰变,这样我们将会对它的真实命运有更深入的了解。”

作者: Gizmodo

FY: 覆水

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