科學家發現一顆地獄行星?表面溫度可以蒸發鐵,一年只有2.7天

2020-10-01 歆琳科普

一顆行星能有多可怕?它表面的環境能有多惡劣?在我們印象裡,行星自身不發光,就算那些質量非常巨大的行星雖然在引力的作用下也能產生熱量,但也不足以發出可見光,最多是紅外輻射。

在我們太陽系中的八顆行星中,要說環境最惡劣的當屬金星和木星,一個因為失控的溫室效應,導致地表溫度超過400攝氏度,能融化鉛。

一個是因為自身質量太大,相當於三百多個地球,導致其鐵核外的氫都被壓縮成了液態金屬,並且在木星上還有常年不散的大風暴,風速能達到每小時數百公裡。

這樣的環境確實很惡劣。至少是生命不能生存,正是由於這樣的環境人類的探測器到了金星撐不到2小時,從來都沒在木星這樣的大胖子身上著陸過。

你認為行星的可怕程度就是如此?那你就小看宇宙了,在太陽系之外存在著無數的恆星,而且這些恆星有很多比太陽質量要大得多,溫度要高的多,光度也強的多。

在它們周圍運行的行星所處的環境要惡劣的多,除了受到主恆星的炙烤以外,還經常會被爆發的恆星風轟擊。

還有就是,我們的太陽系像是被精確的調節過一樣,內部四顆巖石行星,中間加個小行星帶,外邊就是四顆氣態行星,然後又是小行星帶。而且它們的運行軌道都處在同一平面上,也就是太陽的赤道平面。

這樣的結構看起來十分的規整,根據我們的太陽系模型,我們提出了行星系形成的理論:在原始行星盤中,在中心太陽的引力下重元素沉降、氫元素被太陽風吹到外太陽系,形成了今天的太陽系構造。

但是這樣的理論在外太陽系並不一定都適用,我們目前所發現的外行星系,還沒有出現一個像太陽系這樣規整的。

有些行星系中只有一兩顆行星,而且氣態行星也有可能處在比較靠近主恆星的位置,而巖石行星則有可能遠離主恆星,總之什麼樣的結構都有。

例如發表在《天文學與天體物理學雜誌》上的一篇論文《The hot dayside and asymmetric transit of WASP-189 b seen by CHEOPS》顯示,科學家確認了一顆氣態外行星,認為它是目前所知環境最為惡劣的行星,而且軌道也很奇葩。

這顆其他行星名為WASP-189b距離地球318光年,是2018年通過廣角行星搜索項目(WASP)所發現,發現它的方法和原理也就是我們常說的行星凌日法。

一顆質量比較大的行星在經過主恆星盤面時,由於它遮擋了一部分主恆星的光線,就會導致主恆星的亮度發生變化,由此我們就可以確定這顆主恆星有一顆行星正在經過它的盤面。

除此之外發現系外行星最常用的方法為視向速度法,基本原理如上圖所示,行星圍繞主恆星運行時,會導致主恆星發生擺動,那麼我們在地球上就能沿著視線的方向看到恆星的光譜發生周期性的紅移和藍移。

以上兩種方法都可以知道繞恆星運行的行星的軌道周期,以及質量大小。

行星WASP-189b的軌道周期為2.7天,也就是說不到3天的時間這顆行星就能繞著它的主恆星HD 133112轉一圈。

如果你生活在這顆行星上,那麼一年也就是一眨眼的功夫。不過你不要夢想著到這顆行星上生活,因為這顆行星是一顆氣態巨行星,是木星質量的1.5倍。

而且科學家利用CHEOPS衛星對它進行詳細的研究以後發現,這顆行星要比木星環境惡劣的多。

這顆衛星是歐空局今年發射的一個太空望遠鏡,目的就是為了進一步研究人類目前所發現的系外行星,對它們的軌道參數、大小、以及溫度,甚至是大氣成分做進一步的詳細探究。

而行星WASP-189b是它詳細研究的第一顆行星,CHEOPS衛星發現主恆星HD133112比太陽要明亮的多,它是一顆藍色恆星,表面溫度比太陽高了3000攝氏度。

而且自轉速度非常快,導致整個恆星赤道隆起呈現出了橢球狀,而且兩極的溫度要比赤道附近的溫度高出許多。

行星WASP-189b的軌道平面並不在主恆星的赤道平面上,而是會穿越恆星兩極。這樣奇怪的軌道形式,讓科學家認為這顆行星並非是在現在的位置形成的,而是在距離主恆星很遠的位置形成。

但由於引力攝動的原因,如行星之間的引力、或者是其他附近恆星的擾動,導致這顆行星從外部進入了行星系內部,才形成了這樣奇怪的軌道。

而且這顆行星已經被主恆星的潮汐引力鎖定,它的一面總是會朝向主恆星,所以它的氣候條件跟我們太陽系的木星完全不同,木星沒有被太陽潮汐鎖定。

平均溫度低到零下147攝氏度,並且擁有極厚的雲層,反照率比較高。但是根據CHEOPS的觀察結果顯示,WASP-189b表面的溫度超過了3200攝氏度,這個溫度足以讓鐵汽化;

並且這個表面溫度跟紅矮星的表面溫度差不多,甚至比某些恆星老年時期膨脹成為的紅巨星溫度還要高。

作為一顆行星,這樣的溫度非常罕見、也非常極端。所以科學家將其稱為「熱木星」,「宇宙中最極端的行星之一」。

那麼科學家如何知道這個行星的溫度呢?

靠的是掩星法!這種方法跟凌日法正好相反,小天體在大天體面前經過時就是凌的意思,那麼大天體遮蓋小天體就是掩的意思。

由於這顆行星距離恆星非常近,所以科學家認為由於高溫,它的大氣中應該很少存在雲層,反射恆星光的能力非常弱,而是會吸收大量的星光,然後加熱自身的大氣,並且自身發出非常明亮的光芒。

當這顆行星消失在恆星的背後時,科學家就能測量出觀察到的光譜中消失的光線,從而確定這顆行星大氣的成分,以及溫度。

自從1995年以來,人類已經通過各種認為以及探測器發現了不下於2000多顆系外行星,其中環境跟地球類似的也就是數十顆,其中大部分的環境非常惡劣。

像WASP-189b作為一顆行星,溫度如此之高,並不多見。相信我們未來還會發現更多的系外行星,甚至發現更多的行星打破WASP-189b的極端紀錄。

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