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天文学家观测到异常干燥的类木行星  

2014-07-31 16:07:29|  分类: 每日科学新闻 |  标签: |举报 |字号 订阅

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本文来自“科学美国人”中文版《环球科学》http://www.huanqiukexue.com/html/newqqkj/newwl/2014/0731/24683.html
三颗系外行星上干燥的大气对行星形成理论提出挑战。

  


系外行星、气态巨行星209458b距离地球150光年远。
图片来源:NASA/JPL-Caltech 
 
正在寻找太阳系外天体的科学家们表示,三颗类似于木星的气态巨行星竟然出奇地干燥。
 
哈勃空间望远镜的观测结果显示,这三颗被称为“热木星”(hot Jupiter)的系外行星的大气中含有的水蒸气仅为预测量的十分之一到千分之一。该发现与各种行星形成理论相矛盾。研究结果发布在了7月24日的《天文物理期刊通讯》(Astrophysical Journal Letters)上。
 
该研究重新分析了与地球相距20-270秒差距(60-870光年)的系外行星HD 189733b、HD 209458b和WASP-12b的观测数据。当各颗系外行星从它的母恒星前面经过时,哈勃望远镜观测了行星大气对红外线的吸收光谱。英国剑桥大学天文学家尼库?马杜苏丹(Nikku Madhusudhan)领导的团队之后运用大气模型, 从每颗行星的吸收光谱确定了该行星大气的元素构成。
 
结果显示,这三颗热木星的环境都比木星本身更为干燥。测量结果最为精确的HD 209458b,似乎是其中最干燥的——它的大气要比木星干燥了一千倍,比太阳也要干燥了一百倍。
 
在现有理论下,行星应该比它的母恒星更快地积累起诸如水分子之类的分子,作者们这样写道。热木星通常形成于星系中富含水的区域,之后便朝着它们的母恒星进行迁移。然而马杜苏丹认为,新发现表明这些理论或许需要修改了。
 
不过,有些科学家倾向于另一种可能的解释。系外行星上方高空中的云团可能阻碍了哈勃望远镜的视线,让它检测不到藏在大气下部的水蒸气。如果这是真的,“他们的研究结果就完全没用了。”美国新泽西州普林斯顿大学的天文学家亚当?伯罗斯(Adam Burrows)说道。当前的研究分析了他所在的团队关于HD 209458b的数据,而他本人并没有参与最新的研究。
 
马杜苏丹认为云团有可能影响了他的结果的准确性,不过可能性不大。如果真的是云在作怪,那么构成云的微粒就需要位于大气层的高处,水蒸气的上面。这样的话云团就要处在每颗系外行星的大气层最薄的地方,但它们太重了以至于可能无法停留在高空。这些云团同样需要承受住三颗行星的大气跨度极大的温度范围——900-2200摄氏度,而目前还没有模型能够解释这样大的跨度。“目前就是没有合适的云团组成或者物理现象能做到这一点。”他说道。
 
然而,我们不清楚这些云团是怎么形成的并不意味着这些云就不存在,美国剑桥市麻省理工学院的天文学家扎克里?伯塔-汤普森(Zachory Berta-Thompson)如是说。他和他的同事们研究过一颗名为 GJ 1214b的热岩质行星,并发现了该行星大气高空中存在着云,而且云所在的层比马杜苏丹设想中的更薄。“这些行星比我们所期待的略微复杂些,这让我们有点沮丧。”伯塔-汤普森如是说。
 
研究人员希望目前正在研制中的各个望远镜——包括NASA的詹姆斯?韦伯太空望远镜(James Webb Space Telescope)以及一些建设中的大型地面设施——将会提供拥有更高分辨率的数据,从而解答一部分我们现有的疑惑。(撰文:马克?扎斯洛(Mark Zastrow)  翻译:陈淑漓  审校:朱国毅)
 
 
原文链接:
http://www.nature.com/news/hot-jupiter-measurements-throw-water-on-theory-1.15618
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