奇特系外行星大氣層或含水雲層 科學家驚訝

文/蕭路

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【大紀元2021年06月14日訊】天文學家發現了一顆距地球90光年遠的行星,其大氣層令人驚訝,而且雲層中可能含有水分。

編號為TOI-1231 b的行星是一顆系外行星,這意味著它位於太陽系之外。凌日系外行星勘測衛星(TESS)的觀測首先發現了這顆行星,並使用智利麥哲倫克萊望遠鏡上的行星探測光譜儀(PFS)進行了確認。PFS通過觀察系外行星對其主恆星的引力影響,揭示了有關系外行星質量和軌道的詳細信息。

TOI-1231 b繞行其附近編號為NLTT 24399的M矮星僅需24個地球日。M矮星屬於紅矮星,是銀河系中最常見的恆星類型。

NLTT 24399比我們的太陽更小、質量也更輕、亮度更暗,這實際上使得探測這顆新系外行星相對容易。

研究團隊在一份聲明中指出,「想像一下,一顆類地行星從一顆太陽大小的恆星前面經過,它會擋住一點點光;但是如果它從一顆小得多的恆星前面經過,那麼被擋住的光的比例出來會更大。」「從某種意義上說,這會在恆星表面產生更大的陰影,使M矮星周圍的行星更容易被探測到,也更容易研究。」

天文學家確定TOI-1231 b在大小和密度上都「奇怪的讓人想起」海王星,這使他們相信它也是氣態的——而不是像地球一樣的岩石。然而,它的溫度與我們的地球的溫度更相似。

「儘管TOI-1231 b與它的恆星的距離是地球與太陽距離的八倍,但它的溫度與地球的溫度相似,這要歸功於它的宿主恆星更冷、亮度更低。」該研究的合著者戴安娜·德拉戈米爾(Diana Dragomir)說,「然而,這顆行星本身實際上比地球大,比海王星小一點——我們可以稱之為亞海王星。」

TOI-1231 b的溫度約為華氏140度,是有史以來發現的可用於未來大氣研究的最冷小型系外行星之一。

「與迄今為止探測到的大多數凌日行星相比,它們的溫度通常高達數百或數千度,TOI-1231b 非常寒冷。」論文主要作者詹妮弗·伯特(Jennifer Burt)說。

先前的研究表明,溫度如此低的行星的大氣層中可能有雲。最近發現的K2-18顯示了水雲的證據,這讓科學家們震驚。

「TOI-1231 b是我們所知道的僅有的其它具有相似大小和溫度範圍的行星之一,因此未來對這顆新行星的觀測,將使我們能夠確定含水雲層在這些溫帶行星周圍形成的普遍性(或罕見性)。」伯特說。

這並不是該行星系統唯一的獨特特徵。它以如此高的速度遠離地球,以至於研究團隊可以很容易檢測到從其大氣層中逸出的氫原子,就像拖在行星後面的尾巴一樣。

「TOI-1231 b的低密度表明它被大量大氣包圍,而不是一顆岩石行星。但這種大氣的組成和範圍尚不清楚。」德拉戈米爾說, 「TOI-1231 b可能有一個大的氫或氫氦大氣,或者一個更密集的水蒸氣大氣。每一個都指向不同的起源,這可以讓天文學家了解相比太陽,在M矮星周圍行星如何形成有哪些不同。」

美國航天局的研究人員表示,這些類型的發現標誌著系外行星研究的新紀元。他們正在從簡單的探測這些不尋常行星轉向實際觀察特定世界,並了解它們的大氣層。

科學家們希望使用一種稱為透射光譜的技術來捕捉行星大氣中的星光。大氣中的分子吸收這種光,留下「可以像條形碼一樣讀取」的暗線,並揭示其氣體成分。

「過去二十年系外行星科學最有趣的結果之一是,到目前為止,我們發現的新行星系統中沒有一個看起來像我們自己的太陽系。」伯特說,「它們充滿了大小在地球和海王星之間的行星,然而它們的軌道比水星的軌道短得多,所以我們沒有任何鄰近的例子來比較它們。」

研究團隊計劃在本月晚些時候使用哈勃太空望遠鏡進一步研究這顆行星。他們還希望使用將於今年晚些時候發射的詹姆斯韋伯太空望遠鏡繼續他們的觀察並擴大他們的研究。

「我們發現的這顆新行星仍然很奇怪,但它離類似我們附近的行星又近了一步。」伯特說。

這項新研究即將發表在《天文期刊》上。

責任編輯:林妍#◇

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