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太阳系外超级金星发现大气层!

2017-4-14 21:01| 投稿: xiaotiger |来自: 互联网

摘要: 艺术家眼中的GJ 1132b,是一颗有着浓厚大气的固态行星。天文学家最近确认了行星大气的存在。图片来源:Dana Berry / Skyworks Digital(艾麦乐/译)格利泽1132是一颗红矮星,一颗又小又冷的低质量恒星。这颗恒星太过 ...

艺术家眼中的GJ 1132b,是一颗有着浓厚大气的固态行星。天文学家最近确认了行星大气的存在。图片来源:Dana Berry / Skyworks Digital

艾麦乐/译)格利泽1132是一颗红矮星,一颗又小又冷的低质量恒星。这颗恒星太过暗淡,就算距离地球只有39光年,按天文距离来说可以算是近在咫尺了,但你仍然需要一台不错的望远镜才能够看得见它。

不过,在2005年,当天文学家真的把望远镜瞄向它时,他们发现有一颗行星绕着它旋转!这颗行星被称为GJ 1132b,环绕行星的轨道平面几乎侧对着地球,因此每绕恒星旋转一圈,它都会从恒星正前方经过一次,这种现象我们称为凌星。凌星遮挡了一小部分星光,让这颗恒星的亮度略微变暗了一点,正是这一点向我们泄露了这颗行星的存在。天文学家测量出有多少星光被行星遮挡,而恒星本身的大小是已知的,由此便能够推断出这颗太阳系外行星有多大。对于GJ 1132b来说,它的直径要比地球直径的1.4倍还要再大一些,是一颗超级地球。

至少,这是那颗行星固体部分的大小。最新的观测还得出了令人震惊的结果:天文学家发现这颗行星拥有一层大气,有可能是一个浓厚的大气,由水、氢气以及/或者甲烷构成!

必须要非常明确地澄清一点:我见过一些报道说这颗行星“类似于地球”,但事实并非如此。它的大小与地球类似,表面重力略小于地球(假定它的质量为地球的大约1.6倍,它的表面重力就是地球的大约0.8倍)。然而它离自己的母星太近(只有220万千米),表面非常炽热,温度可能超过370℃!所以,它更像是一颗超级金星,而非超级地球。

GJ 1132b更像是超级金星,而非超级地球。图为水手10号探测器拍摄的金星,表面被浓厚的大气包裹,看不到任何地表的细节。图片来源:Mattias Malmer / NASA

不过,这仍然让人相当兴奋:在个头类似于地球的太阳系外行星里,这是第二颗被检测拥有大气的行星,而且比另一颗更小,离地球也更近(另一颗行星是巨蟹座55 e,直径是地球的2倍,距离我们40光年)。不论是检验我们的观测能力,还是给这颗行星的物理性质建立模型,它都提供了一个很棒的试验场。

它的大气是通过一种巧妙的方法被检测到的。利用位于智利2.2米口径的MPG望远镜,天文学家使用多块滤镜同时对格利泽1132这颗恒星进行了观测,每块滤镜都只允许特定颜色的星光能够被观测。这些颜色不只包含了我们肉眼可见某些光的颜色,还覆盖了红外线波段。这颗太阳系外行星每1.6天绕恒星公转一圈,从恒星正前方经过的时间则会持续9分钟,天文学家对此进行了全程观测。这让他们能够获取优良的数据,分析其中的物理过程。

他们发现,在其中7块滤镜的观测数据中,测得的行星大小是一致的。然而,在另外两块滤镜(一块近红外滤镜,称为z滤镜,另一块红外滤镜,称为K滤镜)的观测数据中,恒星变暗的幅度超过预期,意味着这颗行星比预期的更大。在z滤镜中,这一效应尤其显著,之所以会出现这样的现象,是因为这种颜色的光特别容易被水蒸气和甲烷吸收!最简单的解释是这样的:透过那7块滤镜,天文学家观测到的是行星本体遮挡星光,而透过这2块滤镜,他们还观测到了行星大气在遮挡星光。

目前还难以确定行星大气具体由哪些气体构成,也很难通过这些观测本身确定这层大气有多厚,但这些观测已经朝着了解这些知识迈进了一大步。而且,这些观测足够给我们提供一些思路了。

举例来说,矿物构成与地球类似的一颗固体行星,即铁占33%,硅酸盐岩石占67%,本身与天文学家的观测数据并不相符;这颗行星的密度一定得比地球更低才行。关于行星的物质构成,模型给出了大量的可能性:它可能完全由岩石构成(表面大概处于熔融状态),也可能表面富含水分。在那样的温度下,水会形成厚厚一层由水蒸气和分子氢(H2)构成的大气。有趣的是,GJ 1132b距离恒星太近,足以被恒星潮汐锁定,每绕恒星一圈自己也自转一圈。因此,在这颗行星上,半边永远被阳光照耀,另外半边则陷入永恒的黑夜。这会在这颗行星上产生某些有趣的天气过程!

太阳和地球(左),与格利泽1132和GJ 1132b的大小对比。格利泽1132这颗恒星比太阳小得多,也暗得多,而GJ 1132b比地球却大一些,也热得多。图片来源:Nature.com/NASA/SDO

不过,这些都还只是猜测。有趣之处在于,这颗恒星足够明亮,这颗行星也足够大,未来不同的望远镜所作的更多观测应该能够从诸多可能性中筛选出一些。目前我们对此还所知不多,但或许用不了多久,我们就会了解更多。

不要因为目前还未知,就忽视我们所取得的成就。第一颗太阳系外行星发现于1992年,不过是25年以前!自那时起,我们已经找到了数千颗行星,从水星个头的小小岩石星球到数倍于木星质量的庞然大物。我们在暗淡而又寒冷的恒星周围发现过行星,也在巨大而又炽热的恒星找到过行星;有些行星距离恒星极近,也有一些距离恒星很远。我们还发现了包含多颗行星的系统,也在多颗恒星构成的复杂体系里找到过类似地球大小的行星。或许最令人兴奋的是,我们已经发现了好几颗太阳系外行星,在合适的距离上绕着它们的恒星旋转,有可能让液态水存在于它们的表面。

我们还没有找到第一颗真正类似于地球的行星。但我们距离有能力找到这样的行星已经越来越近了,并且如果真的存在的话,就像我们认为好样,宇宙中有着成百上千亿颗这样的行星,我们就一定会找到它。(编辑:Steed

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本文出自:http://www.guokr.com/article/442114/

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