在系外行星的大氣層中首次探測到一種常見的地球分子
羥基分子(HO)在地球上很常見,但天文學家尚未確定它在其他星球上的豐富程度。而這次,天文學家第一次在超熱木星WASP-33b的大氣層中確定地探測到它。
上圖:WASP-33b的大氣層
WASP-33b是一顆奇怪的系外行星。這顆距離地球400光年的行星被稱為「超熱木星」,這是因為它是一顆氣體巨星,圍繞著它的主恆星運轉,而且距離比水星離太陽還近。
因此,這種極端的距離使WASP-33b的大氣溫度達到2500攝氏度以上,熱得足以熔化大多數金屬。
這顆系外行星是研究外星大氣的絕佳候選行星,因為它太熱了。在這樣的溫度下,大氣中的化學物質會發出帶有明顯光譜指紋的輻射。
當WASP-33b圍繞其恆星運行時,這些化學物質發出的輻射周期性地發生紅移和藍移,使天文學家能夠在其母恆星的強光背景下辨認出它們。
利用這項技術,貝爾法斯特女王大學天體生物學中心和國際天文學家合作,使用斯巴魯望遠鏡尋找WASP-33b大氣中的化學物質特徵。
他們在那裡發現了羥基 —— 由一個氧原子和一個氫原子組成的分子(縮寫為OH)。在WASP-33b大氣的化學混合物中,羥基可能扮演著重要的角色,因為它會與水蒸氣和一氧化碳相互作用。
對此,科學家告訴我們:「這是太陽系外行星大氣中存在氫氧根的第一個直接證據。這表明,天文學家不僅可以在系外行星的大氣中探測到這種分子,而且還可以開始了解這個行星群體的詳細化學成分。」
在地球上,當水蒸氣與氧氣相互作用時,就會在大氣中形成羥基。在WASP-33b上,當來自恆星的強烈熱量將水蒸氣炸開時,羥基可能就形成了。
科學家解釋說:「在我們的數據中,我們只從水蒸氣中看到了暫時性的微弱信號,這將支持這樣一種觀點,即在這種極端的環境中,水正在被破壞,形成羥基。」
對於這項工作的重要性,科學家們表示:「太陽系外行星的科學是相對較新的,現代天文學的一個關鍵目標是詳細探索這些行星的大氣層,並最終尋找『類地』系外行星(和我們自己的行星一樣的行星)。」
「每一種新發現的大氣物種都進一步提高了我們對系外行星的理解,以及研究其大氣所需的技術,並讓我們離這個目標更近了一步。」
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