两颗系外行星的故事:一颗异常炎热,另一颗极其多风

两项针对系外行星的新研究发现,一颗行星的热面异常炎热,另一颗行星可能受到时速5,000英里的风搅动

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新的温度测量揭示了太阳系外两颗行星(称为系外行星)的极端行为。一项研究表明,HD 149026 b——一颗围绕遥远恒星运行的相对较小但极其致密的行星——的大气温度为 2,300 开尔文(约 3,700 华氏度),是之前研究过的最热行星的两倍。

天文学家还绘制了次热行星之一,更大且密度较低的 HD 189733 b 的表面温度图。他们得出结论,风通过混合冷热气体来平衡其昼夜温度。

研究人员表示,为了使 HD 149026 b 达到如此炙热的温度,它必须吸收几乎所有从其巨大的蓝色恒星接收到的能量。如果是这样,这颗气态行星的颜色可能接近漆黑。专家们无法完全解释这颗行星的强烈高温,但他们推测这可能与其异常高浓度的重元素有关。


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奥兰多市佛罗里达大学的行星科学家约瑟夫·哈灵顿说:“这是一颗奇怪的行星,这是关于它的又一件奇怪的事情。”

这两颗行星是大约 17 颗已知从地球观测会凌日遮挡其恒星的行星之一。它们因其典型的大小和与恒星的接近程度而被戏称为热木星,它们总是以同一面朝向这些恒星。通过比较其中一颗气态巨行星在其恒星背面和正面经过时红外星光的强度,研究人员可以推断出其昼夜面的温度。

哈灵顿及其同事使用斯皮策太空望远镜 (SST) 以这种方式测量了 HD 149026 b 上层大气层的白天温度。红外数据已将包括 HD 189733 b 在内的其他三颗系外行星的温度确定在 1,000 至 1,200 开尔文范围内,这意味着这些行星反射了约 30% 的入射星光。

哈灵顿及其同事在今天《自然》杂志在线发表的一份报告中表示,为了达到 2,300 开尔文,HD 149026 b 必须具有零反射率或反照率。此外,它必须以接收能量的速度将能量辐射回太空。大气层会通过吸收蓝白色星光、辐射出较低能量的红外光并积聚能量差而升温。

哈灵顿说,该团队一直在争论这颗行星究竟会是什么样子。他说,零反照率“比煤炭还黑”,但红外光可能会溢出到热量最强的红色区域。他说,他想象着一颗漆黑的行星在最靠近恒星的区域像余烬一样发光 [见上图]。

哈灵顿说,HD 149026 b 因其类似土星的大小和质量以及高密度,在热木星中已经是一个怪异的行星。该行星的三分之二以上必须由比氦重的元素组成,这在气态巨行星中并不常见,并且可能会将意想不到的化合物引入大气层,从而导致仍然神秘的总吸收。

另一个团队在 HD 189733 b 的 2.2 天轨道周期中对其进行了 33 小时的 SST 训练,从而获得了其表面热量图。在第二篇《自然》杂志论文中,他们报告说,它的昼夜面温度相对相似——分别为 1,200 和 970 开尔文(约 1,700 和 1,285 华氏度)——并且昼面最热点并非正对恒星,而是偏移了 30 度经度 [见上图]。

哈佛-史密森天体物理学中心的博士生天文学家希瑟·克努特森说,这两个特征都表明风速极高,可能达到每小时 5,000 至 6,000 英里。“它告诉我们,风正在大气中移动物质,”她说。

克努特森说,HD 189733 b 的大小和质量在热木星中处于平均水平,但时间会证明如此强烈的风是否也很典型。

研究人员表示,他们的下一个目标是在其他红外频率下研究这些行星,以便获得更准确的读数,并可能了解其大气成分。正如哈灵顿指出的那样,“我们正处于了解行星如何处理热量的开端。”

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