史上第一次發現系外行星有平流層,感謝發光的水分子

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一個國際天文學家團隊相信,他們檢測到行星上發光的水分子後,收集到了系外行星有平流層(stratosphere)的最強大證據。

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科學家報告說,他們的檢測有五sigma的信心層級,這意味著該特徵是一個真實的平流層,確定度為99.99994%。 這研究發表在自然期刊(Nature),這行星名為WASP-121b,它是一個熱木星,離地球880光年遠。 奇怪的是,它圍繞著恆星的極點,而不是圍繞赤道。

哈伯太空望遠鏡和NASA的紅外線成像Spitzer(Team Spitzer),團隊設法區分了可能構成系外行星大氣的元素以及所述元素的溫度。 估計這顆行星的溫度約為2700/2800°C(4,900 / 5,080°F),足夠沸騰鉛,而它的平流層更熱1000°C(1,832°F)左右。 在太陽系平流層,會更熱100°C(212°F)左右。

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主要作者Tom Evans博士告訴IFLScience,「我們使用哈伯望遠鏡來檢測WASP-121b大氣中發光的水分子,這意味著大氣的上層必須比下層更熱,例如平流層。 如果上層比較低層更冷,就像您想的大氣會向太空冷卻,您會看到相反的情況,而這種水氣將會阻擋從較深層更高的特定波長的紅外線光。」

平流層是一個不尋常的層,其溫度曲線有點違反常識。 我們的經驗告訴我們,我們在越高空,它會越冷,但是這個概念在地球的平流層中翻轉。 由於臭氧層吸收了紫外線,溫度越來越高。

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Evans博士說「在WASP-121b上平流層的存在意味著行星上大量的星光被某些東西吸收在大氣中,上層發光的水氣是上層加熱的症狀,但幾乎肯定不是因為加熱而造成。」

WASP-121b沒有臭氧層,但它可能富有預計在高溫下更複雜的分子。 在這項研究和以前的研究中,研究人員檢測到如氧化鈦和氧化釩等分子的線索,這可能是造成平流層的主要因素,雖然還需要更多的觀察來證實這一點。

Evans博士補充說:「我們對這些大氣層的了解仍然非常基本,所以我們要了解為什麼有些熱行星可形成平流層,而有些不行,它背後的物理和化學之前有很多工作要做。第一步將是首先確定什麼引起平流層? 那神秘吸收體是什麼?它是所有平流層的吸收體嗎?」

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至少有幾個模型已經提出,如果一個系外行星暴露在強烈的輻射下,它可能會發展出一個平流層。 然而,研究人員還沒有提供對宇宙中這一特徵可能性的可靠估計,而在本研究之前,對於系外行星的平流層只有另外兩項聲稱。 之後修改了一個,而第二個沒有被描述為與WASP-121b具有相同的細節。

對系外行星大氣的精確觀察將是下一件大事。 我們現在有更多的目標,更好的分析工具和幾個新的工具,未來十年將會使天文學家更好地了解系外行星的大氣到底是什麼樣子。

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來源: IFLSCIENCE