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在620光年外,天文學(xué)家首次直接證明:系外行星大氣中存在鐵

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【手機(jī)軟件:博科園】由阿姆斯特丹大學(xué)天文學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)國際研究小組,首次直接證明了系外行星大氣中鐵的存在。研究人員在系外行星KELT-9b光譜中發(fā)現(xiàn)了未帶電的鐵原子發(fā)射線。觀測是復(fù)雜的,因?yàn)檫@顆系外行星在其明亮的主星面前黯然失色。系外行星KELT-9b圍繞其恒星KELT-9公轉(zhuǎn)周期是36小時(shí),這顆恒星和行星位于天鵝座,距離地球大約620光年。

這顆恒星的溫度超過1萬度,幾乎是太陽的兩倍,行星KELT-9b比木星還要大,但它離恒星很近,大約是地球到太陽距離的30分之1。天文學(xué)家已經(jīng)知道行星大氣中一定存在鐵,在幾年前,當(dāng)行星從恒星前面經(jīng)過時(shí),天文學(xué)家在研究星光時(shí)就已經(jīng)看到了這種跡象。在新的觀測中,天文學(xué)家直接觀察了行星光譜光線,觀測過程很復(fù)雜,因?yàn)檫@顆行星在其恒星的光線下顯得黯然失色。

此外,由于它離主星很久,在這顆行星上的一年大約只有地球時(shí)間的一天半。在這短短的一年中,有半年時(shí)間,這顆行星的黑夜面正對(duì)著地球,但那面太暗了,看不見。因此,研究人員在行星消失在恒星后面的前8個(gè)小時(shí)開始觀測,觀察它更熱、更亮的白天面。這項(xiàng)研究的主要作者洛倫佐·皮諾(Lorenzo Pino)(阿姆斯特丹大學(xué))將在主星的耀眼光芒下,尋找系外行星的光線與看燈柱附近的螢火蟲進(jìn)行了比較:

看到了螢火蟲的影子,對(duì)研究人員來說,就是系外行星的影子,現(xiàn)在已經(jīng)直接看到了系外行星。研究人員在西班牙拉帕爾馬島使用意大利望遠(yuǎn)鏡Telescopio Nazionale Galileo進(jìn)行了觀測。這架望遠(yuǎn)鏡以HARPS-N為特色,這是一種可以分割光線并揭示特定原子和分子存在的光譜儀,研究人員使用一種名為互相關(guān)的技術(shù)提取原子發(fā)射線。與一系列圖像進(jìn)行了比較:恒星趨于靜止的,但行星在運(yùn)動(dòng)。

互相關(guān)是一種與行星一起移動(dòng)的濾光片,這才能讓天文學(xué)家能夠隔離行星光。根據(jù)數(shù)據(jù),研究人員現(xiàn)在認(rèn)為系外行星KELT-9b大氣層中的鐵,加熱了大氣層的上部,使其比下部更溫暖。這個(gè)想法是鐵吸收星光,從而加熱大氣。在地球上,類似的過程也發(fā)生在大氣中,然而,在這種情況下,加熱頂層的不是鐵,而是臭氧。未來,研究人員希望通過精確測量行星大氣中的鐵含量,進(jìn)行更深入的觀測研究。

例如,這可以使用洛倫佐·皮諾被分配觀測時(shí)間的哈勃太空望遠(yuǎn)鏡來實(shí)現(xiàn)。最終,天文級(jí)學(xué)希望揭示像KELT-9b這樣的熱氣態(tài)巨型系外行星是如何出現(xiàn)的,以及為什么在太陽系中沒有類似的例子。

博科園|研究/來自:荷蘭天文學(xué)研究學(xué)院

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