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奇特系外行星大气层或含水云层,科学家惊讶

天文学家发现了一颗距地球90光年远的行星,其大气层令人惊讶,而且云层中可能含有水分。

奇特系外行星大气层或含水云层,科学家惊讶TOI-1231 b概念图。(Credit: NASA/JPL-Caltech)编号为TOI-1231 b的行星是一颗系外行星,这意味着它位于太阳系之外。凌日系外行星勘测卫星(TESS)的观测首先发现了这颗行星,并使用智利麦哲伦克莱望远镜上的行星探测光谱仪(PFS)进行了确认。PFS通过观察系外行星对其主恒星的引力影响,揭示了有关系外行星质量和轨道的详细信息。TOI-1231 b绕行其附近编号为NLTT 24399的M矮星仅需24个地球日。M矮星属于红矮星,是银河系中最常见的恒星类型。NLTT 24399比我们的太阳更小、质量也更轻、亮度更暗,这实际上使得探测这颗新系外行星相对容易。研究团队在一份声明中指出,“想像一下,一颗类地行星从一颗太阳大小的恒星前面经过,它会挡住一点点光;但是如果它从一颗小得多的恒星前面经过,那么被挡住的光的比例出来会更大。”“从某种意义上说,这会在恒星表面产生更大的阴影,使M矮星周围的行星更容易被探测到,也更容易研究。”奇特系外行星大气层或含水云层,科学家惊讶天文学家确定TOI-1231 b在大小和密度上都“奇怪的让人想起”海王星,这使他们相信它也是气态的——而不是像地球一样的岩石。然而,它的温度与我们的地球的温度更相似。“尽管TOI-1231 b与它的恒星的距离是地球与太阳距离的八倍,但它的温度与地球的温度相似,这要归功于它的宿主恒星更冷、亮度更低。”该研究的合著者戴安娜·德拉戈米尔(Diana Dragomir)说,“然而,这颗行星本身实际上比地球大,比海王星小一点——我们可以称之为亚海王星。”TOI-1231 b的温度约为华氏140度,是有史以来发现的可用于未来大气研究的最冷小型系外行星之一。“与迄今为止探测到的大多数凌日行星相比,它们的温度通常高达数百或数千度,TOI-1231b 非常寒冷。”论文主要作者詹妮弗·伯特(Jennifer Burt)说。先前的研究表明,温度如此低的行星的大气层中可能有云。最近发现的K2-18显示了水云的证据,这让科学家们震惊。“TOI-1231 b是我们所知道的仅有的其它具有相似大小和温度范围的行星之一,因此未来对这颗新行星的观测,将使我们能够确定含水云层在这些温带行星周围形成的普遍性(或罕见性)。”伯特说。这并不是该行星系统唯一的独特特征。它以如此高的速度远离地球,以至于研究团队可以很容易检测到从其大气层中逸出的氢原子,就像拖在行星后面的尾巴一样。“TOI-1231 b的低密度表明它被大量大气包围,而不是一颗岩石行星。但这种大气的组成和范围尚不清楚。”德拉戈米尔说, “TOI-1231 b可能有一个大的氢或氢氦大气,或者一个更密集的水蒸气大气。每一个都指向不同的起源,这可以让天文学家了解相比太阳,在M矮星周围行星如何形成有哪些不同。”美国航天局的研究人员表示,这些类型的发现标志着系外行星研究的新纪元。他们正在从简单的探测这些不寻常行星转向实际观察特定世界,并了解它们的大气层。奇特系外行星大气层或含水云层,科学家惊讶科学家们希望使用一种称为透射光谱的技术来捕捉行星大气中的星光。大气中的分子吸收这种光,留下“可以像条形码一样读取”的暗线,并揭示其气体成分。“过去二十年系外行星科学最有趣的结果之一是,到目前为止,我们发现的新行星系统中没有一个看起来像我们自己的太阳系。”伯特说,“它们充满了大小在地球和海王星之间的行星,然而它们的轨道比水星的轨道短得多,所以我们没有任何邻近的例子来比较它们。”研究团队计划在本月晚些时候使用哈勃太空望远镜进一步研究这颗行星。他们还希望使用将于今年晚些时候发射的詹姆斯韦伯太空望远镜继续他们的观察并扩大他们的研究。“我们发现的这颗新行星仍然很奇怪,但它离类似我们附近的行星又近了一步。”伯特说。这项新研究即将发表在《天文期刊》上。

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