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天文学家在海王星大小的外行星上发现透明的天空和水汽

发布日期:2018-05-17

利用美国宇航局斯皮策,哈勃和开普勒太空望远镜的综合实力,研究人员发现了清澈的天空和水在海王星大小的气体系外行星上 - 这是检测到任何类型分子的最小行星。 /

“这一发现是最终分析更小,更像地球的岩石行星的大气成分的道路上的一个重要里程碑,”约翰格伦斯菲尔德说。 ,美国宇航局科学任务局助理行政官员。 “只有在这些独特而强大的天文台的综合功能下,这种成就才有可能实现。”

行星大气中的云可以阻挡对潜在分子的观察,揭示关于地球构成和历史的信息。在海王星大小的行星上寻找晴朗的天空是一个很好的迹象,小行星可能具有类似的良好能见度

“当天文学家晚上用望远镜观测时,他们说'晴朗的天空'意味着好运,”马里兰大学的Jonathan Fraine说道, ,学院公园,自然出现的一项新的研究的主要作者。 “在这种情况下,我们在遥远的星球上找到了清澈的天空。这对我们来说是幸运的,因为它意味着云层不会阻挡我们对水分子的看法。“

行星HAT-P-11b被归类为海王星 - 海王星大小的行星,绕着星星HAT-P-11运行。它位于天鹅座星座120光年。这颗行星比我们的海王星更接近它的恒星,每五天大约一圈。这是一个温暖的世界,有一个岩石核心和气体的气氛。迄今为止,还没有其他人知道这个星球的构成或其他外星人的喜欢。

分析像这样的行星的大气的部分挑战是它们的大小。由于它们令人印象深刻的周长和相对膨胀的气氛,较大的木星状行星更容易被看到。实际上,研究人员已经在这些行星的大气中检测到了水汽。之前观察到的少数几个较小的行星被证明更难于部分探测,因为它们全都是阴天。

在这项新研究中,天文学家着手研究HAT-P-11b的气氛,不知道它的天气是否会要求云。他们使用哈勃望远镜的宽视场相机3,以及一种称为透射光谱学的技术,其中一颗行星在与其母星前方相交时被观察到。星光过滤星球大气的边缘;如果存在像水汽这样的分子,它们会吸收一些星光,从而在到达我们望远镜的光线中留下明显的特征。

使用这种策略,哈勃能够探测HAT-P-11b中的水汽。但是,在团队能够庆祝外海海王星清澈的天空之前,他们必须证明,恒星 - 恒星表面的“雀斑” - 并不是真正的水汽来源。母星上的酷星星可能含有可能错误地显示来自地球的水汽。

该团队转向开普勒和斯皮策。开普勒多年来一直在观察天空中的一片天空,而HAT-P-11b恰巧在野外。这些可见光数据与在红外波长处进行的有针对性的Spitzer观测相结合。通过比较这些观测数据,天文学家发现星星太热而无法产生蒸汽。正是在这一点上,这个团队才能庆祝在一个不同于我们太阳系的世界上探测水汽。这一发现表明,这颗行星没有阻挡视线的云,这是一个有希望的迹象,表明将来可以找到更多无云的行星并进行分析。

”我们认为外星海王星可能具有不同的组成,这反映了它们的形成历史,“研究合着者加州研究所的Heather Knutson说。技术在帕萨迪纳。 “现在有了这样的数据,我们可以开始为这些遥远世界的起源拼凑一个叙述。”

三台望远镜的结果表明,HAT-P-11b被覆盖在水蒸气,氢气和其他可能的其他被识别的分子。理论家将会制定新的模型来解释这个星球的构成和起源。

来自马里兰大学的研究报告的合着者德雷克戴明说:“我们正在努力工作,从热木星到外星海王星。 “我们希望将我们的知识扩展到各种系外行星。”

天文学家计划在未来研究更多的外星海王星,并希望采用同样的方法超级地球 - 质量达到我们家庭世界的巨大岩石表兄弟的10倍。尽管我们的太阳系没有超级地球,但NASA的开普勒任务却在其他恒星周围发现了它们。美国宇航局将于2018年发射的詹姆斯韦伯太空望远镜将在超级地球上搜索水汽和其他分子的迹象;然而,寻找海洋和可能适宜居住的世界的迹象可能是一种解决方法。

Knutson说:“我们现在所做的工作对未来对超级地球甚至更小的行星的研究非常重要,因为我们希望能够提前选出具有清晰空气的行星,以便我们检测分子。

天文学家再次将他们的手指交叉在晴空中。

出版物:Jonathan Fraine等,“在海王星大小的外行星的透明大气中的水蒸气吸收”,Nature 513,526-529(2014年9月25日); DOI:10.1038 / nature13785

资料来源:美国航空航天局的Felicia Chou

图片:NASA / JPL-Caltech; NASA / ESA / STScI的