欧洲宇航员发现390光年行星Wasp-76b会下铁雨温度太阳表面一半

【吸收财讯】升困井革鼎震继 -> 据外媒3月11日报道,在距离地球390光年的行星Wasp-76b上,因为气温极高,常常是多云天气,有时还会下一场铁雨。

原创 欧洲宇航员发现有颗大行星会下铁雨,每颗雨点落下,就像打来重拳

Wasp-76b的体积约为木星的两倍,是太阳系中最大的行星,但它绕恒星转一周只需要两天。由于其自转和公转时间重合,因而它分为昼夜两半,总是一面面向其恒星,天空晴朗,一面背对恒星,云层密布。

这个巨型行星阳面非常炎热,气温为2400摄氏度,铁能够蒸发化作铁蒸汽融合到大气中。速度超过11000千米每小时的强风,会将阳面的铁蒸汽吹到阴面(夜半球)。这些铁蒸汽在夜半球(气温为1500摄氏度)就会凝结成降水。

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铁蒸汽之前也曾在其它气温更高的类木星星球上发现,但Wasp-76b上凝结成水珠的现象,是人类首次发现。

这颗行星上的“铁雨”现象是由欧洲宇航员发现的。3月11日,研究团队在《自然》科学期刊上发表了相关发现结果,指出这种铁雨密度大,下雨时就如同重拳出击一样。

日内瓦大学的克里斯托弗·洛维斯是研究团队的一员。洛维斯说:“‘铁雨’就像是我们在钢铁厂里将铁融化一样,然后金属就会转变成流动的状态。”

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在这个星球,铁雨是毛毛细雨还是倾盆而下尚不清楚,也还不清楚铁雨中除铁之外还有什么成分。洛维斯开玩笑说:“你需要一把坚固的雨伞,最好是由熔点比铁高很多的金属制成。”

瑞士图画小说家还为这项研究成果专门设计了一款有趣的海报——一个宇航员拿着雨伞在橙色的铁雨“瀑布”中舞蹈。

一半灼热,万物蒸腾;一半永夜,铁落如雨。欧洲南方天文台(ESO)的科学家在一颗双鱼座行星上发现了这幅宛如科幻小说的奇景。

北京时间3月12日凌晨发表在《自然》(Nature)杂志上的一篇相关论文描述,这颗名为WASP-76b的奇异行星距离地球约390光年,分为昼夜两半,一半永远朝着它的恒星,一半永远背对。

这样的“潮汐锁定”现象在宇宙中非常普遍,我们唯一的卫星——月球即是如此。处于地球上的人类只能看到月亮的同一面。造成该现象的原因是:星球自转一周的时间和围绕另一个天体公转一周的时间正好吻合。

正因如此,WASP-76b的昼夜两半温差很大,夜半球平均温度有1500摄氏度,昼半球则达到了惊人的2400摄氏度。这是什么概念?太阳的表面温度约为5500摄氏度,WASP-76b作为一颗并不会自己燃烧发热的行星,温度逼近太阳表面的一半。

科学家们计算出,它的昼半球从恒星那里接受到的辐射比地球从太阳接受的辐射高出几千倍。

在地球上的常规条件下,铁的熔点为1535度,沸点2750度。那么,很多金属在WASP-76b上无法作为固体存在。甚至,分子都会被打碎成原子。

不过,这并非人类找到的最热行星,2017年,欧洲研究团队曾报告在距离地球650光年的天鹅座发现一颗KELT-9b,温度可能高达4000摄氏度。

高温叠加“潮汐锁定”造成的“铁雨”,才是WASP-76b最大的亮点。

利用智利阿塔卡马沙漠里的甚大望远镜(VLT),瑞士日内瓦大学教授大卫•艾伦莱西(David Ehrenreich)领导的国际联合研究团队在昼半球找到了铁吸收光谱线。

所谓吸收光谱线,即气态原子会吸收特定波长的光,使得原子的外层电子从基态跃迁到激发态。正如三棱镜将阳光分散成七色光,光谱仪会将恒星透过行星大气层的光分解成一个光谱。从光谱中查看被吸收后的特征,就可以测定到底是哪种原子留下的“指纹”。

昼半球存在明显的铁吸收光谱线,意味着大气中蕴含丰富的铁蒸气。在入夜分割线上也存在这样的印记,奇怪的是,靠近入昼分割线的夜半球上却没有。

这意味着,铁蒸气在夜半球消失了。合理的解释是,巨大的温差造成了强劲的大风,伴随行星自转裹挟着昼半球的铁蒸气吹到温度更低的夜半球,遇冷凝固成小液滴,宛如朵朵“铁云” ,最终零落成雨。

此外,被昼半球高温拆成原子的分子,也可能在夜半球上重新拼凑起来。

此次研究使用的主力是甚大望远镜上一个名为ESPRESSO的光谱分析仪器。它原本设定用于在类日恒星周围寻找类地行星,即通过分析恒星的亮度下降,来推测是否有行星掠过遮挡。没想到,由于分辨率很高,有些屈才,研究人员便把它的用途大大升级,分析系外行星上的大气环境细节。

这颗巨大的系外行星所受到的辐射则是地球从太阳接收到的辐射的数千倍,这使得它的表面足够热–足够热到蒸发掉金属,而这些金属随后就会以雨水的形式落在这颗常年处于黑夜之中的行星的一侧。

这款系外行星就是WASP-76b。这个噩梦般的星球承载着极端的大气条件,就像在科幻大片出现或科学研究论文描述的那样。

这颗系外行星由安装在欧洲南方天文台的甚大望远镜(VLT)上的ESPRESSO望远镜在2018年9月首次进行科考期间观测到的。ESPRESSO是一种功能强大的摄谱仪,它能够分解从遥远宇宙天体捕捉到的光线。科学家可以利用这些数据展开分析从而找出一个遥远世界的一些关键特征。

“极端”是形容WAP-76b的最佳词汇。它被潮汐锁在它的恒星上,这意味着它绕轴旋转所花费的时间跟它完成一个年度周期所花费的时间大致相同。正因为如此,这颗行星表面的一面只呈现给它的母星,这一面沐浴在持续的日光中,而另外一面则被常年的黑夜笼罩着。

据了解,WASP-76b的日面温度估计超过了2400°C–温度高到足以让分子热分解成原子并被带到大气层的高处、热得足以使金属汽化。与此同时,这颗星球的夜面温度为相对可控的1500°C。这种极端的温差可以产生一种强大的风从而能将大气元素从白天转移到夜晚,反之亦然。

研究人员通过对EXPRESSO收集到的外星世界的光信号的检测确定了大气中中性铁的化学指纹。这种铁蒸汽在行星的白面和黄昏的明暗分界线被探测到,而不是在白面和黎明的交界处。

这表明,铁蒸汽通过强大的大气风从系外行星的超热日面转移到夜面。在这个较冷的环境中,蒸汽凝结成铁雨降落到表面,因此在黎明的明暗分界线就找不到铁蒸汽的身影。

根据论文作者的说法,他们的研究代表了首次在一个超热气体巨行星的白天和黑夜之间发现了截然不同的化学物质。



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