
Smertrios行星围绕其黄矮星运行,周围环绕着一个蓝色光环,代表其大气中的水(图片来源:uux.cn/Robert Lea(与Canva共同创建))
(神秘的地球uux.cn)据美国太空网(Robert Lea):天文学家可能已经在一颗炽热的行星的大气层中发现了水的存在,这颗行星也是有史以来发现的最“金属”世界之一。这颗行星的形成仍然是一个谜,可以通过这一发现来解决。
所讨论的太阳系外行星或“系外行星”是HD 149026 b,也被称为“Smertrios”,意思是“Purveyor”或“提供者”,在盖尔传统中被尊为战神。Smertrios围绕一颗名为HD 149026的黄色亚巨星运行,该恒星距离地球约247光年。
这颗行星距离其母恒星约400万英里,在不到三个地球日的时间内完成一个轨道。斯默特里奥斯的宽度约为木星的四分之三,被归类为“热土星”,这是一类以太阳系较小的气态巨星命名的行星。
Smertrios与其恒星的接近意味着它在潮汐上被一个永久的日侧锁定,该日侧始终面向其主星,那里的温度高达2600华氏度(1420摄氏度)。相对凉爽的夜晚总是面向太空。但是,Smertrios的密度和组成,是2005年它穿过或“穿越”恒星表面时发现的,这才是真正让它变得奇怪的地方。
“热土星是一种被称为‘热气体巨星’的系外行星。热气体巨星是指大小与木星或土星相似,但绕其主星运行距离极近的系外星球。通常,它们的轨道周期不到十天,这意味着这些行星上的一年可能不到一周!”该发现背后的团队成员、东京大学天文学研究员赛义德·阿里·拉菲告诉Space.com。“这颗行星特别有趣,因为它是迄今为止我们所知的金属最丰富、密度最大的气体巨星之一。”
当像阿里·拉菲这样的天文学家提到“金属”时,它们是比氢和氦重的元素。当詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)在2023年观测斯默特里奥斯时,这台强大的太空望远镜发现,这颗行星的金属丰度,即金属与氢的比例,远高于大多数热土星和更大的热木星。斯默特里奥斯的这一比例也比太阳系巨星木星和土星大得多。
金属通常被认为与气态巨行星的质量成反比。这意味着一个天然气巨头越大,它应该拥有的金属就越少。斯默特里奥斯无视这一趋势。这颗行星还被发现有一个异常大的固体核心,这就是为什么它的密度如此之高。
阿里·拉菲说:“这颗行星的组成似乎与我们目前对热气巨星的形成方案不符,直到今天,这仍然是一个谜。”。“这表明了观测行星大气层的重要性,因为它可以通过其大气特性(如金属量和碳氧比)帮助揭示行星的形成历史。”
斯默特里奥斯的风向是怎样的?
为了研究Smertrios的奇怪大气,并希望发现为什么这颗行星如此“金属”,Ali Rafi和他的同事转向了西班牙卡拉尔阿托天文台的CARMENES光谱仪。
元素和化学分子吸收和发射特征波长的光。当像Smertrios这样的行星经过其恒星表面时,其大气层中的元素会在过滤后的星光中留下“指纹”。卡门可以读取这些指纹,告诉天文学家大气层是由什么组成的。
用CARMENES对Smertrios的调查揭示了水蒸气的指纹。这有助于更好地限制地球大气层中其他元素的丰度。
Ali Rafi解释说,假设Smertrios等热气巨星的大气中元素氧比元素碳更丰富,这意味着水和一氧化碳是可以解释该大气性质的两种最丰富的“示踪剂”物种。
“因此,如果我们能限制这两种分子的丰度,我们就能限制大气中的碳氧比,这非常重要,因为它可以作为HD 149026 b等气态巨行星形成和演化历史的一种示踪剂特征,”Ali Rafi补充道。“在大气中寻找水是这种表征的第一步,因此它很重要。”

斯默特里奥斯(中)海王星(左)和木星(右)的大小比较(图片来源:uux.cn/Robert Lea(与Canva共同创建))
然而,这并不是团队对Smertrios的全部发现。这颗炽热的土星行星给研究人员带来了相当大的惊喜。
通常,在潮汐锁定的热气巨星上,炎热的白天和较冷的夜晚之间的巨大温差会产生极快的大气风,速度可达5000英里/小时(8046公里/小时)。
这些风通常从这些行星的白天吹到夜晚,因为大多数其他行星上的风从高温区域移动到低温区域。然而,斯默特里奥斯的风似乎正朝着相反的方向吹,从地球的夜晚到白天。
阿里·拉菲解释说:“因为我们在行星凌日时看到了它,吹向夜晚的风意味着它们吹向观察者的方向,这将导致行星吸收光谱蓝移。”。“然而,我们发现它发生了红移,这对我们来说是一个很大的惊喜。我们可以想到几种可能解释事实的情况,即实际上可能有风从夜晚吹到白天。”
阿里·拉菲解释说,一种可能性是,这些风可能发生在深层大气中,导致光谱红移。研究人员补充说,另一种可能性是Smertrios的轨道不是圆形的,而是扁平的或“偏心的”,这可能会导致团队没有考虑的光谱发生变化。
阿里·拉菲补充道:“我们需要额外的观察来证实这些情况,甚至是否有其他替代方案。”。
天文学家现在将继续研究这个奇怪的热土星,以确认水蒸气的探测。
阿里·拉菲总结道:“需要更多关于这颗行星的凌日观测数据来跟进我们的结果。我们现在正在努力确认水的证据,寻找其他大气物种,并限制它们的丰度,以更精确地估算金属丰度和碳氧比。”。“希望这能帮助我们阐明Smertrios的形成和进化历史!”
该团队研究的同行评审前版本发表在论文库网站arXiv上。
哪个行星代表上升星座 狮子的上升星座是什么星座
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