風中有朵“鐵”做的云:歐洲報告一顆2400度的奇異行星
2020年03月11日19:32

原標題:風中有朵“鐵”做的云:歐洲報告一顆2400度的奇異行星

一半灼熱,萬物蒸騰;一半永夜,鐵落如雨。歐洲南方天文台(ESO)的科學家在一顆雙魚座行星上發現了這幅宛如科幻小說的奇景。

北京時間3月12日淩晨發表在《自然》(Nature)雜誌上的一篇相關論文描述,這顆名為WASP-76b的奇異行星距離地球約390光年,分為晝夜兩半,一半永遠朝著它的恒星,一半永遠背對。

這樣的“潮汐鎖定”現像在宇宙中非常普遍,我們唯一的衛星——月球即是如此。處於地球上的人類只能看到月亮的同一面。造成該現象的原因是:星球自轉一週的時間和圍繞另一個天體公轉一週的時間正好吻合。

正因如此,WASP-76b的晝夜兩半溫差很大,夜半球平均溫度有1500攝氏度,晝半球則達到了驚人的2400攝氏度。這是什麼概念?太陽的表面溫度約為5500攝氏度,WASP-76b作為一顆並不會自己燃燒發熱的行星,溫度逼近太陽表面的一半。

科學家們計算出,它的晝半球從恒星那裡接受到的輻射比地球從太陽接受的輻射高出幾千倍。

在地球上的常規條件下,鐵的熔點為1535度,沸點2750度。那麼,很多金屬在WASP-76b上無法作為固體存在。甚至,分子都會被打碎成原子。

不過,這並非人類找到的最熱行星,2017年,歐洲研究團隊曾報告在距離地球650光年的天鵝座發現一顆KELT-9b,溫度可能高達4000攝氏度。

高溫疊加“潮汐鎖定”造成的“鐵雨”,才是WASP-76b最大的亮點。

利用智利阿塔卡馬沙漠里的甚大望遠鏡(VLT),瑞士日內瓦大學教授大衛•艾倫萊西(David Ehrenreich)領導的國際聯合研究團隊在晝半球找到了鐵吸收光譜線。

所謂吸收光譜線,即氣態原子會吸收特定波長的光,使得原子的外層電子從基態躍遷到激發態。正如三棱鏡將陽光分散成七色光,光譜儀會將恒星透過行星大氣層的光分解成一個光譜。從光譜中查看被吸收後的特徵,就可以測定到底是哪種原子留下的“指紋”。

晝半球存在明顯的鐵吸收光譜線,意味著大氣中蘊含豐富的鐵蒸氣。在入夜分割線上也存在這樣的印記,奇怪的是,靠近入晝分割線的夜半球上卻沒有。

這意味著,鐵蒸氣在夜半球消失了。合理的解釋是,巨大的溫差造成了強勁的大風,伴隨行星自轉裹挾著晝半球的鐵蒸氣吹到溫度更低的夜半球,遇冷凝固成小液滴,宛如朵朵“鐵雲” ,最終零落成雨。

此外,被晝半球高溫拆成原子的分子,也可能在夜半球上重新拚湊起來。

此次研究使用的主力是甚大望遠鏡上一個名為ESPRESSO的光譜分析儀器。它原本設定用於在類日恒星周圍尋找類地行星,即通過分析恒星的亮度下降,來推測是否有行星掠過遮擋。沒想到,由於解像度很高,有些屈才,研究人員便把它的用途大大升級,分析系外行星上的大氣環境細節。

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