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哈勃探测到遥远星球WASP-33b上的平流层

发布时间:2018-05-15

em使用NASA的哈勃望远镜,一组研究人员在地球上发现了一颗平流层WASP-33b。当大气中的分子吸收恒星的紫外线和可见光时,会发生平流层。这种吸收会加热平流层,并为下面的行星起到一种防晒层的作用。 / em

美国宇航局的哈勃太空望远镜在一个称为WASP-33b的巨大而炽热的系外行星上发现了一个平流层,它是地球大气层的主要层之一。

平流层的存在可以提供有关行星组成和它如何形成的线索。这种大气层包括吸收紫外线和可见光的分子,作为其周围行星的一种“防晒剂”。到目前为止,科学家还不能确定这些分子是否会在其他恒星系统中大而极热的行星的大气中发现。

这些发现将出现在6月12日的“天体物理学杂志”上。

美国宇航局戈达德太空飞行中心位于马里兰州格林贝尔特的行星科学家阿维曼德尔说:“其中一些行星在高空大气中非常热,它们本质上是在太空中沸腾的。”该研究的作者之一。 “在这些温度下,我们不一定期望找到可以导致这些多层结构的分子的气氛。”

在地球大气层,平流层位于对流层上空 - 动荡的活跃天气区域,从地面到达几乎所有云层都覆盖的高度。在对流层中,温度在地面以下变暖 - 在较高的高度冷却。

平流层恰恰相反。在这一层,温度随高度增加,这种现象称为温度倒置。在地球上,温度倒转的发生是因为平流层中的臭氧吸收了大部分太阳紫外线辐射,阻止它到达地表,保护生物圈,从而使平流层变暖。

类似的温度倒转发生在我们的太阳系其他行星的平流层中,例如木星和土星。在这些情况下,罪魁祸首是一组不同的称为碳氢化合物的分子。然而,臭氧和碳氢化合物都不能在大多数已知系外行星的高温下存活下来,这些外行星就是我们太阳系外的行星。这导致了关于他们是否会存在平流层的争论。

通过使用哈勃,研究人员通过确定WASP-33b大气中的温度倒置解决了这个争论,WASP-33b大约是木星质量的四分之一倍。团队成员也认为他们知道WASP-33b大气中的哪种分子导致了反转 - 氧化钛。

这项研究的第一作者Korey Haynes说:“这两组证据共同构成了一个非常令人信服的案例,我们在外行星上发现了一个平流层。”海恩斯是弗吉尼亚州费尔法克斯乔治梅森大学的研究生,并且在研究开展时与曼德尔一起在戈达德工作。

研究人员在College Park的马里兰大学分析了作者Drake Deming的哈勃望远镜相机3的观测结果。宽视场相机3可以捕捉出现水迹线的近红外区域的光谱。科学家们可以利用这些光谱识别遥远行星大气中的水和其他气体,并确定其温度。

海恩斯和她的同事们使用哈勃观测数据和以前的研究数据来测量水中的排放,并将其与大气中较深的气体排放进行比较。该小组确定,水中的排放物产生于平流层约6000华氏度。其余的排放来自大气中温度低于3000华氏度的气体。

该团队还提供了第一个观测证据,证明WASP-33b的大气中含有氧化钛,这是仅有的几种化合物之一,它是强烈吸收可见光和紫外线辐射的化合物,并且能够在像这样热的气氛中保持气态。

联合王国剑桥大学的合作者Nikku Madhusudhan说:“了解平流层和化学成分之间的联系对研究系外行星的大气过程至关重要。 “我们的发现标志着这个方向的重大突破。”

出版物:接受天体物理学杂志

PDF研究副本:热木星WASP-33b沙漠周围气温反演的光谱证据资料来源:美国国家航空和宇宙航行局(NASA)Felicia Chou

图片:美国宇航局/戈达德

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