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这个热木星离它的主恒星太近了,引力正把它拉伸成一个足球般的形状。不仅如此,它的温度是如此之极端,以至于重金属气体从这个系外行星的大气层中逸入太空——这是前所未有的现象。
根据今天发表在《天文学杂志》上的新研究,铁和镁气体正在从WASP-121b的大气层中逸出,这是一颗距离地球约880光年的热木星(WASP-121b)。
WASP-121b的质量大约是木星的1.8倍,它非常接近它的主星,只需要1.275天就能完成一个完整的轨道运行。在这个距离,引力是如此的强烈,以至于WASP-121b正处于被撕裂的边缘。这并不是夸张的说法;这颗行星非常接近于经历潮汐破坏,在这一点上行星会崩溃。
“理解它最简单的方法就像月球影响地球上的海洋潮汐一样,”这一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大卫·辛告诉媒体。"在我们的例子中,来自月球的引力会牵引海洋,因此最接近月球的海洋向月球凸起,这是高潮。同样地,地球相对月球的引力最弱,因此海洋不会受到如此强烈的牵引,也会在地球相对的一侧产生一个凸起。因此,地球海洋系统变得扭曲,形成‘足球形状’。”
在WASP-121b上也发生了类似的事情,但规模却更广。大卫·辛说,离恒星最近的行星部分比正常时间大10%左右。
同时,来自主星的强烈辐射正在加热WASP-121b的高层大气,温度超过1926摄氏度,去年的研究表明,WASP-121b非常热,大气中的水分子正在被撕开。
在新的研究中,大卫·辛和他的同事发现,高层大气中的过热也导致重金属气体从WASP-121b漂移。新的研究首次证明了这一现象,其中来自低层大气的铁和镁流入高层大气,由于高温,它停留在气态中。根据新的研究,重金属气体通过粘附在较轻的氢气和氦气上进入太空。
“以前在系外行星上发现过重金属,我们也知道它们正在逃逸,”大卫·辛告诉媒体。“然而,大多数预测都没有在他们的模型中包括这样的重金属,在如此高的海拔发现这些金属是一个巨大的惊喜。”
大卫·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测。研究人员从我们在地球上的视角,在近紫外线中探测到了镁和铁的光谱,因为系外行星在主恒星前面经过,这是一种被称为“过境”方法的观测技术。鉴于WASP-121b的极端条件,科学家们正试图观察重金属气体是否确实有可能逸出。
“我们认为我们有机会看到更重的元素逃逸。这是如此的热,如此有利于观察,这是发现重金属存在的最佳拍摄,”大卫·辛在哈勃新闻稿中指出。“我们主要是在寻找镁,但在其他系外行星的大气层中有铁的迹象,”他补充说:“重金属正在逃逸,部分原因是这个行星太大、太膨胀了,其重力相对较弱。这是一个正在主动剥离其大气层的行星。”
在他们的分析中,大卫·辛和他的同事必须确保主星没有污染他们的读数。幸运的是,他们获得了美国宇航局TESS任务的数据,这“给了我们对恒星活动的很好限制,这有助于排除恒星活动作为可能信号的可能性,”大卫·辛告诉媒体 。
至于WASP-121b的命运,大卫·辛说这是注定的,最终,这个热木星将被它的主星撕成碎片。
“目前的估计,未来大约1000万年左右,这颗热木星就可能被主星彻底撕裂,这在天文学方面不是很长,”大卫·辛说。“在未来十年里,天文学家们希望积极探测这颗行星的轨道缓慢衰变,到那时,我们将更好地了解它的真实命运。”
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