哈勃望遠鏡發現「吃光」的黑熱木星

【博科園-科學科普】對太陽系外行星的研究揭示了一些發現讓人感到困惑，無論是成為鑽石行星的超級地球，還是圍繞在一起的多顆岩石行星或者是「熱木星」，它們的大氣層中都有氣態金屬的痕迹，在那裡沒有任何行星的存在，因為在太陽系中沒有比較。

插圖顯示了一顆已知最黑暗的外行星，一個與新鮮的瀝青一樣黑色的外星世界，繞著一顆像太陽一樣的恆星運行。這顆名為wasp - 12b的行星的一天會把光反射到太空中。圖片版權：NASA, ESA, and G. Bacon (STScI)

在這方面wasp - 12b是一家不錯的目標，這顆熱木星位於一個恆星系統距地球1400光年，位於御夫座方向，最近由一組天文學家使用哈勃太空望遠鏡進行了研究。由於大氣層的特殊性質吸收了它所接收到的絕大多數光，而不是反射，這顆行星在被哈勃望遠鏡觀測到的時候顯得漆黑一片。

這項研究將他們的發現詳細描述為「WASP-12b的低反照率與哈勃望遠鏡的光譜日食觀測」，最近發表在《天體物理學雜誌》上。在麥吉爾大學(McGill University)的系外行星研究所(IREx)的研究員泰勒·貝爾(Taylor Bell)的帶領下，該研究小組查閱了哈勃太空望遠鏡成像光譜儀(STIS)的數據，觀察了在日食期間WASP-12b的情況。

wasp - 12 b的軌道太接近其恆星而被加熱到一個破紀錄的2500°C。圖片版權：ESA/C Carreau

像所有的熱木星一樣wasp - 12b在質量上與木星相似(1.35到1.43木星質量)，軌道非常接近它的恆星。距離僅340萬公里(約合2.15億英里)或0.0229 AU，完成一個軌道需要一天的時間。由於它的接近地球的一邊不斷地面對它的太陽——也就是說它與它的恆星保持著潮汐的關係。

因為它的軌道,地球上的天一邊溫度估計高達2811 K(2538°C;4600°F)。正是由於這些極端的溫度，大多數分子無法在地球的這一天生存下來，所以雲無法形成反射回太空的光。因此大多數入射光穿透到行星的大氣層深處，被氫原子吸收並轉化為熱能。

這是貝爾和他的團隊注意到的，他們觀察到行星從它的恆星後面經過。一個光學eclipse)。通過使用STIS監測了星光下的任何dips系統，這將表明地球所釋放出的反射光有多少。然而他們的觀察並沒有探測到反射光，這表明太陽面對的一面吸收了大部分的光。

正如貝爾在美國國家航空航天局(NASA)的一份新聞聲明中解釋的那樣，這是一個非同尋常的發現：我們沒想到會發現這樣一個黑暗的系外行星，他說大多數熱木星都反映了大約40%的星光，對地球之夜進行的觀察顯示，那裡的情況完全不同。在這邊溫度約1366 K(1093°C;2000°F)冷卻允許水汽和雲的形式。

對WASP 12- b的印象是由於其環繞恆星的軌道非常緊而被慢慢消耗掉的藝術圖。圖片版權：NASA

早在2013年與HST一起工作的科學家們在研究日/夜邊界的時候發現了大氣中水蒸氣的蹤跡(以及可能存在的雲的痕迹)。正如貝爾所指出的，這項新的研究只是展示了這類氣體巨人的多樣性：

這一新的哈勃研究進一步證實了這些奇怪的熱木星種群之間的巨大差異。你可以有像wasp - 12b這樣的行星有4600華氏度，有些是華氏2200度，它們都叫熱木星。過去對熱木星的觀測表明地球上日與夜之間的溫差隨著溫度的升高而增加。

這一研究表明地球上每天都有更多的熱量被注入到地球的日常生活中，但是像風這樣的過程，把熱量帶到地球的夜晚並沒有跟上節奏。自從它在2008年被發現以來，一些望遠鏡已經研究了wasp - 12b，包括哈勃，NASA的斯皮策太空望遠鏡，以及NASA的錢德拉x射線天文台。之前哈勃望遠鏡的宇宙起源光譜儀(COS)的觀測結果還顯示，由於大氣層中過熱的物質慢慢地聚集到恆星上，這顆行星可能正在失去體積和質量。

這僅僅是最近發現的一項讓科學家們對太陽系外行星的期望感到困惑的發現。我們對這些遙遠世界的自然和多樣性了解得越多，他們就越有吸引力，而且越有吸引力，他們就有可能直接探索它們。

參考：NASA，IREx，天體物理學雜誌

作者：Matt Williams

來自：Universe Today

編譯：中子星

審校：博科園

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