氣溫過熱！快看重金屬氣體如何盤算，逃離這橄欖球狀行星

2023-04-01 05:30:54

熾熱的木星離它的恆星如此之近，以至於重力將它壓縮成一個足球形狀。不僅如此，它的溫度太高，導致重金屬氣體從大氣中逸出到太空。這是迄今為止從未見過的現象。

插圖:WASP-121b藝術想像資源:美國航天局

發表在《天文學雜誌》上的一項新研究稱，鐵和鎂氣體正從WASP-121b大氣中逸出。WASP-121b是一顆離地球約880光年的熾熱木星。

WASP-121b的質量大約是木星的1.8倍，非常接近它的恆星，並且只需要1.275天就可以進入軌道。這個距離的重力非常大，WASP-121b正處於被撕裂的邊緣。毫不誇張地說，地球很可能會經歷一次潮汐撕裂事件，然後它會解體。在重力的影響下，這顆行星扭曲變形，看起來像一個足球。

插圖:白矮星潮汐撕裂小行星藝術想像來源:美國宇航局

這項新研究的主要作者、巴爾的摩約翰霍普金斯大學的天文學家大衛·申(David Shin)告訴Gizmodo，「最簡單的理解方法是比較地球上受月球影響的潮汐現象。在地球上，月球的重力作用於海洋，所以離月球最近的海洋向月球突出，這就是上升的潮汐。類似地，在地球的另一邊，來自月球的重力最弱，如果沒有足夠的拉力，海洋也會產生膨脹。結果，地球-海洋系統變得扭曲，有點像足球的形狀。」

圖:月亮引起的潮汐圖

在WASP-121b上也發生了類似的事情，但規模更大。辛說，地球上離恆星最近的部分比正常情況下大10%。

同時，來自恆星的強烈輻射將WASP-121b的高層大氣加熱到2200開爾文(3500華氏度)以上。去年的研究表明，WASP-121b太熱了，大氣中的水分子都被撕裂了。

插圖:計算機模擬的WASP-121b圖像來源:美國航天局

辛和他的同事在這項新的研究中顯示，高層大氣的過熱也導致重金屬氣體逸出WASP-121b。這項新的研究首次證明了鐵和鎂從低層大氣流向高層大氣並由於高溫而保持氣態的現象。根據新的研究，重金屬氣體通過附著在較輕的氫和氦上，從高層大氣中逃逸到太空。

「以前在系外行星上發現過重金屬，我們也知道它們已經從大氣中逸出。」辛告訴Gizmodo:「然而，大多數預測並沒有將這些重金屬納入他們的模型。在如此高的高度發現這些金屬是一個巨大的驚喜。」

插圖:WASP-121b藝術想像資源:哈勃空間空望遠鏡

辛和他的同事使用哈勃望遠鏡上的成像光譜儀進行觀察。當這顆系外行星從地球的角度看它的恆星時，研究人員在近紫外光下探測到了鎂和鐵的光譜。這是一種被稱為中轉法的觀測技術。考慮到WASP-121b的極端條件，科學家們正試圖確定重金屬氣體是否真的有可能逃逸。

「我們認為我們有機會看到更重的元素逃逸。它(WASP-121b)非常熱，適合觀察，是尋找重金屬的最佳選擇。」辛在哈勃的新聞稿中指出，「我們主要是在尋找鎂，但在其他系外行星的大氣中也有鐵的跡象。」他補充道，「重金屬逃逸的部分原因是因為這個星球又大又腫，而且它的引力相對較弱。這是一顆積極逃離大氣層的行星。」

在分析過程中，辛和他的同事必須確保恆星不會汙染他們的讀數。Sim告訴Gizmodo，幸運的是，他們可以從美國宇航局的TESS任務中獲得數據，這「讓我們能夠很好地限制恆星的活動，並幫助我們排除恆星活動發出信號的可能性」。