極端“熱木星”系外行星臭得像臭雞蛋,并有肆虐的玻璃風暴


極端“熱木星”系外行星臭得像臭雞蛋,并有肆虐的玻璃風暴


熱木星HD 189733 b的插圖不要被其平靜的大理石般的外觀所愚弄 。(圖片來源:NASA/Robert Lea(與Canva共同創作))
據美國太空網(Robert Lea):天文學家利用詹姆斯·韋伯太空望遠鏡(JWST)發現,距離地球最近的“熱木星”行星之一散發著臭雞蛋般的臭味 。這個星球已經因其致命的玻璃雨、極端溫度和時速5000英里(8046公里)的側風而臭名昭著,但這一發現讓這個世界看起來更加不友好 。
JWST的臭雞蛋結論源于在這顆系外行星或“系外行星”的大氣層中發現了硫化氫,硫化氫是一種散發出臭雞蛋臭味的分子
這可以告訴科學家巨型氣體行星的大氣層是如何受到硫的影響的,硫被認為是行星形成的重要元素 。
有問題的系外行星是HD 189733 b,這顆行星的大小和質量約為木星的1.13倍 。這顆行星于2005年被發現 , 位于距離地球約65光年的Vulpecula星座 。
HD 189733 b繞其恒星運行的距離約為300萬英里(480萬公里),約為地球和太陽距離的3% 。它炎熱的大氣和玻璃鑲邊的云層給它一種欺騙性的、幾乎平靜的藍白大理石外觀 。
約翰斯·霍普金斯大學天體物理學家、團隊負責人傅光偉在一份聲明中表示:“硫化氫是一種我們不知道存在的主要分子 。我們預測它會存在,我們知道它在木星上,但我們還沒有真正在太陽系外探測到它 。” 。“我們在這顆行星上尋找生命并不是因為它太熱了 , 但找到硫化氫是在其他行星上找到這種分子的墊腳石,也是對不同類型行星如何形成有更多了解的墊腳磚 。”
傅和他的同事不僅能夠探測到HD189733b大氣中的硫化氫,而且還測量了該行星的整體硫含量 。此外,該團隊還能夠確定這顆系外行星的氧氣和碳來源,發現水、二氧化碳和一氧化碳 。
傅繼續說道:“硫是構建更復雜分子的重要元素,與碳、氮、氧和磷酸鹽一樣,科學家需要對其進行更多的研究,以充分了解行星是如何形成的以及它們是由什么組成的 。” 。“假設我們研究了另外100個熱木星,它們都是硫增強的 。這意味著它們是如何出生的,以及它們與我們自己的木星形成的不同?”
HD 189733 b比木星“更金屬”嗎?
盡管它的性質反復無常 , 氣味難聞,但它所環繞的恒星HD 189733很樂意與這顆系外行星保持距離 。HD 189733 b圍繞其恒星的軌道非常緊密,其軌道將與太陽系第一顆行星水星繞太陽13周的軌道相吻合 。
這種接近使HD 189733 b成為一顆“熱木星”行星,這個世界與太陽系最大質量的行星一樣大或更大,圍繞其恒星運行的距離比太陽系氣態巨星離太陽的距離要近得多 。HD 189733 b實際上是我們所知的最接近地球的熱木星,它穿過或“凌日”它的恒星表面 。
這不僅意味著HD 189733 b與恒星的距離僅為2.2個地球日就完成了軌道運行 , 還意味著這顆木星大小的行星的溫度約為1700華氏度(927攝氏度) 。這熱得足以熔化鉛 。
HD 189733 b被“潮汐鎖定”在其恒星上 。這意味著這顆行星的一面,即它的“白天”,永遠面對HD 189733,并受到輻射的轟炸,而另一面,它的“夜晚”,總是面向太空 。地球白天的熱量足以蒸發玻璃,而世界上每小時5000英里(8046公里)的風將玻璃蒸汽吹到更涼爽的夜晚,在那里凝結并形成玻璃雨 。然而,由于HD 189733 b的極端風,這場玻璃雨不僅僅是落下的;它以高速側向切入 。
研究小組發現,這個又臭又可怕的星球缺乏甲烷 。此前,人們曾懷疑這種分子在HD 189733 b的大氣層中含量豐富,但JWST的這次調查已經排除了這種可能性 。
傅說:“我們一直認為這個星球太熱了,不可能有高濃度的甲烷 , 現在我們知道事實并非如此 。” 。
這個星球絕對是極端的 , 但它有多“金屬”?

極端“熱木星”系外行星臭得像臭雞蛋,并有肆虐的玻璃風暴


藝術家對太陽系外行星HD 189733b的印象,其母恒星在其身后若隱若現 。(圖片來源:歐空局/美國國家航空航天局/弗雷德里克·龐特,日內瓦大學天文臺)
對天文學家來說,“金屬”是指比氫和氦這兩種宇宙中最輕的元素更重的任何元素 。這個團隊真正感興趣的一件事是行星上的金屬含量,這可以幫助他們確定世界的“金屬含量”與質量之間的關系 。
在太陽系中,較小的冰巨星海王星和天王星比較大的氣態巨星木星和土星富含金屬 。這向科學家們表明,冰巨星在形成過程中收集了更多的冰、巖石和其他重元素,而不是氫和氦 。傅和團隊正在測試質量和金屬之間的關系是否也適用于系統外的行星 。
傅說:“這顆木星質量的行星離地球很近,已經得到了很好的研究 。現在我們有了這一新的測量結果,表明它所含的金屬濃度確實為研究行星的成分如何隨質量和半徑變化提供了一個非常重要的錨點 。” 。“這些發現支持了我們對行星如何在最初的核心形成后產生更多固體物質,然后被重金屬自然增強的理解 。”
該團隊現在想追蹤硫在其他系外行星大氣層中移動的過程 。這將幫助他們確定這種元素的濃度如何隨著距離母恒星的距離而變化 。
傅總結道:“我們想知道這些行星是如何到達那里的,了解它們的大氣成分將有助于我們回答這個問題 。” 。
該團隊的研究于周一(7月8日)發表在《自然》雜志上 。