哈勃首次确认一颗系外行星的颜色

2013.7.11：哈勃太空望远镜已经确认了一个蓝色的类木系外行星。它离我们约63光年，编号HD 189733b，与钴的蓝色很相似。这个行星的大气极为炽热，速度高达2km/s的超级暴风中夹杂着融化的硅酸盐形成的玻璃雨滴。玻璃雨滴很容易散射蓝光，这就是它看上去呈蓝色的真正原因，而与大洋完全无关。

HD189733b和其母恒星的对比图，大图下载：466KB，版权：NASA，ESA；研究者团队。

一个国际天文学家团队借助美国宇航局（NASA）和欧洲空间局（ESA）合作的哈勃太空望远镜，已经在离地球63光年的太空发现一颗看上去就是蓝色的系外行星。

在光学波段看去，它就是一个“深蓝色的点”，使得我们联想起从太空看到的地球颜色。但是，那里可是个完全的地狱——行星大气的温度高达1100℃，超级暴风速度高达2km/s（是地球上音速的6倍——译注），其中可能还夹杂着玻璃雨滴！

这颗行星的艳蓝色（钴蓝）并非来自海洋的反射，而是源自雾蒙蒙的炽热大气，也可能来自高层云中的硅酸盐颗粒。处于凝结温度的硅酸盐能够形成非常细小的颗粒，它们散射蓝光的能力远大于红光。

HD 189733系统在狐狸座星空的定位，右方是著名的M27。版权：STScI，DSS2。

这个狂暴的外星世界，编号HD 189733b（b代表发现的第一颗行星），是离地球最近的凌星行星之一（从母恒星前方通过——译注）。它已经被哈勃和地面望远镜集中研究过，其大气动荡而怪异。

这颗行星离母恒星的距离极近，属于“热木星”。本次哈勃的新观测，让我们得以更深入了解其大气的组成和云层结构。

研究者认为，云层在行星大气中常常起着关键作用，而发现热木星中云层的存在和重要性更是决定性的。团队成员、英国西南Exeter大学的弗雷德里克?庞特（Frédéric Pont）解释说：“人类对硅酸盐云层的物理和气象学特性知之甚少，所以我们的观测开启了大气研究的新领域。”

HD 189733b离母恒星极近，公转周期仅有2.2天，因此表面温度非常高。母恒星质量、直径都约为太阳的80%。

团队使用哈勃的空间望远镜成像摄谱仪（STIS）测量行星分别位于母恒星旁边、前方（凌星）和后方（被遮住）时光谱的变化。因为HD 189733系统的轨道面以侧面朝向我们，行星周期性地从恒星前后经过，所以这三个阶段我们都能看到。

当行星运行到母恒星后方时，哈勃观测到总光度约有万分之一的下降，同时颜色也有极细微的改变。Pont继续解说：“我们发现整体光谱上，当行星隐匿不见时，蓝光有了微小的减少，而绿光、红光则不变。所以它显然呈蓝色。”

专业PDF插图，显示观测光谱的改变。该图的说明过于专业，翻译从略。

研究者介绍说，早期观测已经报告说发现了行星散射蓝光的证据。但哈勃此次的最新观测，给出了行星呈现蓝色的确凿证据。

HD 189733b发现于2005年，它离母恒星的距离仅为460万千米，（还不到日地平均距离的1/30），因此被完全的潮汐锁定——一面永久朝向恒星，另一面是永久的黑夜。

2007年，NASA的斯皮策空间望远镜测量了此行星的红外辐射，观测首次建立了一个系外行星的温度带分布图，并发现永久白昼面和永久黑夜面的温差约为260℃。这个温差足以导致席卷整个星球的强烈暴风。而来自哈勃的光学观测减少了行星本身热辐射的干扰，使数据集中在大气成分上。

HD189733b与太阳系诸行星的对比。纵坐标表示反射蓝光能力，横坐标是绿光。

Pont警告说，既使在太阳系中，要确切了解行星颜色的来源也相当困难。比如木星的红色就来自仍不清楚的云层输送的物质；金星不反射紫外线来自于尚不清楚的大气吸收紫外线机制。

地球的蓝色是因为海洋强烈吸收红光和绿光；而在大气中，因为瑞利散射，氧和氮分子强烈地散射蓝光。

团队研究报告将发表在2013.7.11出版的《天体物理学通讯期刊》上。