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气温过热!快看重金属气体如何盘算,逃离这橄榄球状行星

 天文在线 2023-04-08 发布于云南

这颗炙热的木星离它的恒星很近,以至于引力将其压缩成了橄榄球状。不仅如此,它的温度过高,导致重金属气体从大气逸入太空。这是迄今为止从未见过的现象。

             

图解:WASP-121b艺术想象图 图源:NASA

发表在《天文学杂志》上的一项新研究称,铁和镁气体正在逃离WASP-121b大气层。WASP-121b是一颗距地球约880光年的炙热的木星。

WASP-121b的质量约为木星的1.8倍,离它的恒星很近,绕轨道一圈只需要1.275天。这个距离下的引力非常大,WASP-121b正处于被撕裂的边缘。毫不夸张地说,这个星球很有可能经历潮汐撕裂事件,到那时它将会瓦解。在引力的影响下,这颗行星是扭曲的,外形像一颗橄榄球。

             

图解:白矮星潮汐撕裂小行星艺术想象图 图源:NASA

“理解它最简单的方法就是类比地球上的受月球影响的潮汐现象,”这项新研究的主要作者,巴尔的摩约翰霍普金斯大学的天文学家戴维·辛告诉Gizmodo:“在地球上,月球的引力作用于海洋,因此最接近月球的海洋向月球凸出,这就是涨潮。同样,在地球另一侧来自月球的引力最弱,海洋受到的拉力不够大,也会产生一个凸起。因此,地球-海洋系统变得扭曲,有点像'橄榄球的形状’。”

             

图解:月亮引起的潮汐示意图 图源:ducksters

WASP-121b上发生了类似的事情,但规模更大。辛说,这颗行星上最靠近恒星的部分比正常情况下要大10%左右。

与此同时,来自恒星的强烈辐射将WASP-121b的上层大气加热至2200开尔文(3500华氏度)以上。去年的研究表明,WASP-121b过于炙热,以至于大气中的水分子正在被撕裂。

             

图解:电脑模拟的WASP-121b图像 图源:NASA

辛和他的同事们在这项新研究中表明,上层大气过热还导致了重金属气体逸出WASP-121b。这项新研究首次证明了这一现象,即铁和镁从低层大气流向高层大气,且因为高温在那里保持气态。根据这项新研究,重金属气体通过附着在较轻的氢气和氦气上从高层大气逃逸到太空中。

“以前在系外行星上发现过重金属,我们也知道它们曾从大气中逸出。”辛告诉Gizmodo说:“然而,大多数的预测并没有在他们的模型中包括这些重金属,在如此高的海拔发现这些金属是一个很大的惊喜。”

             

图解:WASP-121b艺术想像图 图源:哈勃太空望远镜

辛和他的同事使用哈勃太空望远镜上的成像光谱仪进行了观察。当这颗系外行星从地球的角度看经过它的恒星时,研究人员在近紫外线下探测到了镁和铁的光谱。这是一种被称为过境法的观测技术。考虑到WASP-121b上的极端条件,科学家们正在尝试确定重金属气体是否真的有可能逃逸。

“我们认为我们有机会看到质量更重的元素逃逸。它(WASP-121b)是如此炙热,如此适宜观测,这是发现重金属的最佳选择。”辛在一篇哈勃新闻稿中指出,“我们主要是在寻找镁,但在其他系外行星的大气中也有铁的迹象,”他补充说:“重金属之所以会逃逸,部分原因是该行星又大又浮肿,引力相对较弱。这是一颗正在积极摆脱大气层的星球。”

在分析过程中,辛和他的同事必须确保恒星没有污染他们的读数。辛告诉Gizmodo,幸运的是,他们可以访问NASA TESS任务的数据,这“让我们很好地限制了恒星的活跃程度,帮助我们排除了恒星活动发出信号的可能性”。

             

图解:恒星潮汐撕裂事件艺术想象图 图源:之江汇

至于WASP-121b的命运,辛说它在劫难逃。这颗炙热的木星最终将被它的恒星撕成碎片。

辛说:“目前的估计是大约1000万年后,这在天文学语境中并不是很长。”“未来十年,天文学家们希望能够探测到这颗行星的轨道在缓慢衰变,那时我们能更好地了解它的真正命运。”

作者: George Dvorsky

FY: Bigfish

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选文:天文志愿文章组-

翻译:天文志愿文章组- Bigfish

审核:天文志愿文章组-

终审:天文志愿文章组-

排版:天文志愿文章组-零度星系

美观:天文志愿文章组-

参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3.原文来自https:///this-football-shaped-planet-is-leaking-heavy-metal-1836890286

本文由天文志愿文章组- Bigfish翻译自George Dvorsky的作品,如有相关内容侵权,请于三十日以内联系运营者删除。


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