在室女座星座中，一颗围绕着一颗小型明亮恒星运行的巨大膨胀行星正在向太空泄漏氦气。 这是天文学家在太阳系以外的行星上首次发现这种元素，此前他们已经 खोज索 了十多年。
英国埃克塞特大学的系外行星天文学家杰西卡·斯佩克说，可能存在许多类似的行星，因此这项工作为探测笼罩遥远世界的大气层开辟了新的可能性。 她和她的同事今天在《自然》杂志上描述了这一发现。
氦是宇宙中第二丰富的元素，仅次于氢。 它在木星和土星等气体巨行星中也很常见，理论家们预测应该可以在系外行星大气层中探测到它。 “首次看到氦真是令人兴奋，”团队成员、马萨诸塞州剑桥市哈佛大学的系外行星天文学家劳拉·克雷德伯格说。
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观测（近红外）光
科学家们意外地偶然发现了这种元素。 他们一直在 खोज索 距离地球约 60 秒差距的气体巨行星 WASP-107b 大气层中的甲烷。 它的大小与木星大致相同，但质量仅为木星的八分之一，使其成为已知密度最低的系外行星之一。 由于没有足够的引力来保持其大气层的小而紧凑，这颗行星的气体可以延伸到太空数万公里之外。
斯佩克和她的同事于 2017 年 5 月使用哈勃太空望远镜进行了七个小时的观测，捕捉到行星从其恒星表面掠过时的景象。 当他们下载数据后，他们立即在恒星的光谱中看到了一个巨大的峰值，波长为 1.08 微米的近红外波段。 斯佩克起初不确定它可能代表哪种化学元素或化合物，但最终得出结论，它一定是氦。
这种峰值是由一种特殊的“亚稳态”氦引起的，这是一种高能但寿命长的状态，是由于恒星的辐射轰击行星大气层而产生的。 2000 年，天文学家预测亚稳态氦应该会出现在某些行星大气层中，但 2003 年报告的在行星 HD 209458b 上对其进行的 खोज索 却一无所获。 此后，斯佩克说， खोज索 氦“有点过时了”。
对于 WASP-107b，她是幸运的。 氦以其正常形式很难被发现，但 WASP-107b 的膨胀大气层和靠近明亮恒星的轨道相结合，使得恒星的辐射能够将氦“击晕”到亚稳态，这更容易探测到。 “这是一个非常幸运的意外，”斯佩克说。
凝视气体
由于氦的特征出现在地球大气层不吸收的红外波长处，因此可以使用地面望远镜以及卫星对其进行研究。 “这项观测将为系外行星研究的新领域打开闸门，仅仅因为氦的特征太强了，”马萨诸塞州剑桥市麻省理工学院的天体物理学家和行星科学家萨拉·西格说，她是 2000 年预测的合著者。
加利福尼亚州帕萨迪纳市喷气推进实验室的系外行星天文学家蒂芙尼·卡塔里亚说，WASP-107b 只是已知拥有逃逸大气的第四颗系外行星，也是同尺寸级别中的第一颗。 恒星的辐射非常强大，模型表明该行星的大气层实际上每年都在被侵蚀一点点，可能形成类似彗星的氦尾。 卡塔里亚说，研究 WASP-107b 和类似的行星可能有助于揭示它们的大气层是如何以及为什么消失的。 她补充说，这对于小型系外行星尤其重要，“其中一些行星可能曾经拥有更厚重的大气层，但随着时间的推移而失去了它们”。
在等待她的预测被证实这么多年之后，西格很高兴它终于发生了。 “我没想到会花这么长时间，”她说。
本文经许可转载，并于2018年5月2日首次发表。