哈勃太空望遠(yuǎn)鏡對25顆熱木星的觀測檔案回答系外行星大氣層的五個未解決問題
作者:探索 來源:探索 瀏覽: 【大 中 小】 發(fā)布時間:2025-11-25 19:46:54 評論數(shù):
一個國際天文學(xué)家小組分析了哈勃太空望遠(yuǎn)鏡對25顆熱木星的顆熱檔案觀測，使他們能夠回答對我們了解系外行星大氣層很重要的木星五個開放性問題。在其他發(fā)現(xiàn)中，觀答系該小組發(fā)現(xiàn)，測檔在最熱的氣層系外行星大氣中存在的金屬氧化物和氫化物與大氣的熱倒置明顯相關(guān)。資料來源：ESA/Hubble,哈勃徐州外圍車模服務(wù)vx《134-8006-5952》提供外圍女上門服務(wù)快速選照片快速安排不收定金面到付款30分鐘可到達(dá) N. Bartmann; CC BY 4.0
（神秘的地球uux.cn報道）據(jù)cnBeta：一個跨國天文學(xué)家團(tuán)隊研究了哈勃太空望遠(yuǎn)鏡對25顆熱木星的觀測檔案，使他們能夠回答對我們了解系外行星大氣層很重要的太空題五個未解決的問題。研究人員發(fā)現(xiàn)，望遠(yuǎn)外行未解除其他事項外，鏡對決問最熱的顆熱系外行星大氣中存在的金屬氧化物和氫化物與大氣的熱倒置有明顯的聯(lián)系。
系外行星科學(xué)領(lǐng)域的木星重點早已從單純的探測轉(zhuǎn)移到了特征分析上，盡管特征分析仍然極具挑戰(zhàn)性。到目前為止，大部分關(guān)于表征的研究都集中在對一顆或幾顆系外行星的建模或研究上。這項新的研究由位于倫敦大學(xué)學(xué)院（UCL）的研究人員領(lǐng)導(dǎo)，使用了有史以來在一次系外行星大氣層調(diào)查中檢查的最多的檔案數(shù)據(jù)來評估25顆系外行星的大氣層。大部分?jǐn)?shù)據(jù)來自于NASA/ESA哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的觀測。
熱木星是一類氣態(tài)巨型系外行星，據(jù)推斷其物理特性與木星相似，但軌道周期非常短（P<10天）。由于它們離恒星很近，表面-大氣層溫度很高，所以被俗稱為"熱木星"。
主要作者Quentin Changeat解釋說。"哈勃使我們能夠?qū)?5顆系外行星進(jìn)行深入的特征分析，而我們所了解到的關(guān)于它們的化學(xué)和形成的信息量--由于十年的密集觀測活動--是令人難以置信的。"
科學(xué)小組試圖找到關(guān)于系外行星大氣層的五個公開問題的答案--他們成功地達(dá)到了一個預(yù)定目標(biāo)：探究了H-和某些金屬可以告訴我們關(guān)于系外行星大氣的化學(xué)和循環(huán)，以及關(guān)于行星的形成。他們選擇調(diào)查廣泛的熱木星，目的是在他們的樣本群中確定趨勢，從而更普遍地提供對系外行星大氣的見解。
這項研究的共同負(fù)責(zé)人，倫敦大學(xué)和原子能和替代能源委員會（CEA）的比利-愛德華茲說。"我們的論文標(biāo)志著該領(lǐng)域的一個轉(zhuǎn)折點：我們現(xiàn)在正從單個系外行星大氣層的表征轉(zhuǎn)向大氣層群的表征。"
為了調(diào)查他們的25顆系外行星樣本，該團(tuán)隊重新分析了大量的檔案數(shù)據(jù)，包括600小時的哈勃觀測，他們用斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡的400多個小時的觀測作為補充。他們的數(shù)據(jù)包含了所有25顆系外行星的日食，以及其中17顆行星的凌日。從地球上看，當(dāng)一顆系外行星在其恒星后面經(jīng)過時就會發(fā)生日食，而當(dāng)一顆行星在其恒星前面經(jīng)過時就會發(fā)生凌日。日食和凌日數(shù)據(jù)都可以提供關(guān)于系外行星大氣層的關(guān)鍵信息。
大規(guī)模的調(diào)查產(chǎn)生了大量結(jié)果，研究小組能夠確定一些明確的趨勢和系外行星的大氣結(jié)構(gòu)和觀察到的行為之間的關(guān)聯(lián)。他們的一些關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)與他們的系外行星樣本的大氣層中是否存在熱反轉(zhuǎn)有關(guān)。他們發(fā)現(xiàn)，幾乎所有具有熱反轉(zhuǎn)大氣層的系外行星都非常熱，溫度超過2000開爾文。重要的是，這個溫度足以使金屬物種TiO（氧化鈦）、VO（氧化釩）和FeH（鐵氫化物）在大氣中保持穩(wěn)定。在顯示熱反轉(zhuǎn)的系外行星中，幾乎所有的行星都被發(fā)現(xiàn)在其大氣層中具有H-、TiO、VO或FeH。
從這樣的結(jié)果中得出推論總是很有挑戰(zhàn)性的，因為相關(guān)關(guān)系不一定等于因果關(guān)系。然而，研究小組能夠提出一個令人信服的論點，說明為什么H-、TiO、VO或FeH的存在可能導(dǎo)致熱反轉(zhuǎn)--即所有這些金屬物種都是非常有效的恒星光的吸收者。可能是系外行星的大氣層熱到足以維持這些物種的存在，往往會出現(xiàn)熱反轉(zhuǎn)，因為它們隨后吸收了如此多的恒星光，以至于它們的上層大氣層加熱得更厲害。相反，該研究小組還發(fā)現(xiàn)，較冷的熱木星（溫度低于2000開爾文，因此其大氣層中沒有H-、TiO、VO或FeH）幾乎從來沒有熱倒置的大氣層。
這項研究的一個重要意義是，研究小組能夠利用大量的系外行星樣本和極其大量的數(shù)據(jù)來確定趨勢，這可以用來預(yù)測其他系外行星的行為。這是非常有用的，因為它提供了對行星如何形成的洞察能力，還因為它使其他天文學(xué)家能夠更有效地計劃未來的觀測。相反，如果一篇論文非常詳細(xì)地研究了一顆系外行星，雖然這很有價值，但要從中推斷出趨勢就難得多。對系外行星群的進(jìn)一步了解也可以使我們更接近于解決有關(guān)我們太陽系的一系列謎題。