真正的陌生世界：第一個已知的含氮系外行星

2020-08-28 雨與陽光


除了在生日派對上用來給氣球充氣，氦氣的蹤跡遍及整個宇宙。然而，迄今為止，科學家卻還在努力地在地球以外的遙遠世界裡探尋這種無處不在的元素。

圖註：圖為藝術家為系外行星WASP-107b繪製的概念圖，它描繪了這顆行星運行經過其主星前時的場景。這顆和木星一般大的行星以其矚目的彗星式尾巴為特點。


儘管這種氣體是千真萬確存在於那裡的。不過，情況現在有所改變了，科學家在一顆距離地球200光年遠的木星大小的行星上發現了氦氣，不過，故事還沒完。

傑西卡·斯派克是發現這顆系外星球上存在氮元素的天文學家，她在一份聲明中指出：「氦元素是繼氫元素之後在宇宙中存在最普遍的元素，它也是太陽系中的木星和圖形的主要構成成分。」然而，到目前為止，除了該行星的相關發現，人類還沒有在任何系外行星上探測到氦的存在。

現在，利用美國國家航空航天局哈勃空間望遠鏡上的第三廣角照相機，斯派克的團隊成功地探測到了這種難以捉摸的物質，標誌著人類第一次在系外行星上探測到氦。能夠成功地探測到這種元素的關鍵在於利用紅外光譜分析系外行星的大氣，而以往的嘗試都是使用紫外線和可見光波段來進行研究的。這一發現的細節已於公開發表在《自然》雜誌上。這顆行星被命名為WASP-107b，它圍繞著一顆很小的橙色恆星進行公轉，有著和木星大致相同的體積，但是它的質量卻異常地小，只有木星的十二分之一。因此，除了擁有可探測數量的氦元素，它還是目前天文學家們已知的密度最小的行星。

另外，WASP-107b這顆所謂的「高溫木星」的公轉周期只有六個地球日，這顆系外行星堪堪能抓住它的大氣層，其大氣層向太空延伸了幾千英裡，這讓這個行星擁有一條像彗星一樣的尾巴。斯貝克是來自英國埃克塞特大學的博士生，分析出了WASP-107b這顆行星的大氣層正向太空逸散的速率：其每一百萬年將有大氣總質量的0.4%-4%消散在太空中。大氣逸散是由於這顆行星本身極小的引力和來自其主星極強的紫外線輻射。

為了探測行星WASP-107b上氦，研究者們使用了行之有效的「中天法（機械陀螺儀精密尋北中最常用的測量方法之一）」。使用這一辦法可以對正在掠過其主星的行星進行研究。斯派克的團隊利用哈勃空間望遠鏡上的第三廣角相機來測量由大氣逸散造成的近紅外恆星光的數量。研究者探測到了一種和氦元素有著明確關聯的波長，他們非常有把握所探測到的是氦元素，因為被探測到的數量是任何足以造成錯誤結論的信號的五倍之多。

「我們探測到的這一強信號說明了一項新的技術用於更廣泛的行星中系外行星的大氣外層，」斯派克說：「目前的辦法，也就是紫外線的使用僅限於距離最近的那些系外行星，我們知道地球的大氣外層存在氮元素，這種新的技術也許可以幫助我們探測與地球大小相當的系外行星周圍的大氣，然而，憑藉現有的技術是很難實現的。

FY: 沒藍了

如有相關內容侵權，請於三十日以內聯繫作者刪除

轉載還請取得授權，並注意保持完整性和註明出處

相關焦點

  • 神奇——看得見的系外行星
    在接下來的幾年裡，一切發生了戲劇化的改變，就在幾天前，美國宇航局通過宣布了一次性發現1200多顆系外行星，使已知數量超過了4000顆而創造了歷史，他們現在相信在我們的宇宙中大部分的恆星極有可能至少擁有一顆行星。除此之外，這些新發現的世界中有幾十個已知的類地行星。
  • 系外行星的發現
    2019年10月,科學家們利用一個計算機模型類似發現的系外行星海王星明星不受重力影響,繞著一個巨大的黑洞,這些行星可能存在於消費光在黑洞的邊緣,大約10到30光年的黑洞,它的能量線有一個結構凍塵埃組成的尾巴。
  • 我們也能夠幫助探測系外行星？沒有專業知識也可以？
    NASA的TESS衛星發現了第一顆凌日系外行星，這是一幅藝術家的概念圖。「我們僅僅只有這麼多時間去觀測了」，科隆(美國宇航局戈達德太空飛行中心，JWST系外行星科學的領導者)說到。為了降低這些不確定性、以及減少相應的觀測開銷，天文學家需要周期性地重新觀測已知的凌日行星，並獲取最新時間信息。「這就是這項工作發揮作用的原因，」她說。「這實際上是為了提高未來觀測的效率。」
  • 目前已知的數千顆系外行星,有多大概率找到外星生命?
    那為什麼我們探索外太空所存在的一些生物會變得這麼緊俏呢，直到如今為止我們所發現的整個系外的行星已經有數千顆之多，一些著名的生物學家們也正在研究著這些星球，有沒有與地球所生命特別相符的一些特徵，而這些發現將會特別大的提升來尋找，其他的生命文明。
  • 雙恆星系統的奇異系外行星軌道:在行星上,你可以看到兩個太陽
    在最初的《星球大戰》電影中有這樣一個標誌性的場景，盧克·天行者在塔圖因的沙漠中眺望雙日落的壯觀景象。現在，美國國家射電天文臺（NRAO）的一項新研究表明，這種圍繞多顆恆星運行的奇異系外行星世界可能存在於遠離主軌道平面的偏離軌道上。 這一發現對複雜的多恆星系統中行星的形成具有指導意義。
  • 科學家尋找恆星中的磷來尋找潛在宜居的系外行星
    她已經開發出一些技術，根據已知有行星的恆星的組成來識別可能承載系外行星的恆星，並建議即將進行的研究以恆星磷為目標，以找到我們了解的承載生命的可能性最大的系統。目前尚無法確定系外行星生態系統的元素比率，但通常假定行星的組成與它們的恆星相似。
  • 天文學家使用人工智慧算法確認了50顆新系外行星
    該算法旨在區分現實世界和望遠鏡數據中的假陽性，確認了總共50個系外行星，範圍從海王星大小的天然氣巨人到小於地球的外星球。這種系外行星發現被稱為過境方法。這些努力沒有白費。天文學家已經發現了超過4,200個繞太陽系運行的世界，以及5,000多個候選系外行星。
  • 那些極端的系外行星
    但在這種搜尋之旅中，他們卻更多地發現一些令人恐慌的太陽系外行星。這些行星的環境極為惡劣，已知所有生命都無法在上面生存。文中列舉的是其中一些最為恐怖同時也最為致命的系外行星，其令人驚恐的程度絕對可以與地球上最可怕的鬼屋相提並論。
  • 射電探測:系外行星搜尋利器
    射電波段是搜尋地外文明（SETI）計劃的主要探測手段，也是探索系外行星磁場的直接途徑。當第一顆太陽系之外的行星在射電脈衝星周圍被發現約30年後，射電天文開始在M型恆星周圍探測到行星的存在。　　你可能會覺得，與外星文明通訊的難度無異於大海撈針，但利用天文觀測的射電窗口，人類已經發現了外星文明的潛在家園——太陽系外行星，並開始了對系外行星磁場的探索。　　第一顆系外行星的發現　　脈衝星是人們熟悉的宇宙燈塔，在射電波段我們可以探測到它因自轉產生的極其規律的周期信號。
  • 準備好迎接系外行星了?NASA最新的系外行星搜尋項目首戰告捷
    所以我們認為，這是一個絕佳的機會，來全面了解一下這個系外行星獵手的設計，設計目標，以及它的成功對我們理解系外行星的意義。圖丨凌日系外行星勘測衛星（TESS）（來源：NASA）4臺望遠鏡TESS 的機身很簡單，主要由燃料箱和推進器組成。它有能夠精確控制方向的反應輪，和一對提供動力的太陽能電池板。TESS 還有一個遮陽板，用於保護 4 臺望遠鏡。
  • 2019十大系外行星發現:存在水蒸氣和雲層系外行星
    2、流浪系外行星可能環繞黑洞：2019年10月，科學家利用計算機模型發現一顆類似海王星的系外行星不受恆星引力作用，竟然環繞一個超大質量黑洞運行，這些系外行星可能存在於吞噬光線的黑洞邊緣，距離黑洞大約10-30光年，該行星運行時存在一個由冰凍灰塵構成的尾部結構。
  • 科學家首次在一顆系外行星上探測到了水
    這顆編號為K2-18b的系外行星與地球不盡相同，卻十分相似。兩者之間為尚未確認的系外行星候選者K2-18c。好消息：我們正駛出110光年以外！儘管可能還不太夠，但科學家們剛在尋找地球以外的宜居星球上取得重大突破，一個天文組在一顆超級地球的大氣中探測到了水蒸氣。
  • 什麼是系外行星，怎樣探尋及其發展前景
    太陽系外行星（系外行星）是指太陽系以外環繞其他恆星運轉的行星。 1995年10月6日科學家們在與一顆類日恆星的周圍發現了第一顆系外行星。自此以後，天文學家就以驚人的速度發現了大量的系外行星。目前已知的系外行星清單中就包含超過500個新的天體！
  • 美「苔絲」探測器又發現一系外行星
    美國研究人員7日報告，他們利用美國的系外行星探測器「苔絲」發回的數據，又識別出一顆新的小型行星。這是「苔絲」升空以來發現的第三顆系外行星。 麻省理工學院研究人員在西雅圖舉行的美國天文學會年會上發布了這一新成果。
  • 離太陽最近的系外行星,身為超級地球的候選人竟然是一個大冰球
    我們假設一個有重多元素存在的類似於地球的恆星：有類似地球的軌道、地球大小。雖然這些可能不是存在生命的唯一條件但在這樣的恆星上尋找生命是明智的。如果是這樣，地球隔壁的巴納德之星就算一個。直到2018年11月，研究人員才宣布發現一個圍繞附近太陽旋轉的大規模世界。作為我們太陽系之外已知第二近的系外行星。被稱為「超地球」的行星被認為至少是地球質量的3.3倍，並且每233天繞恆星運行一次。在進一步觀測的過程我們發現，巴納德星是質量很低的暗紅色矮星，僅產生我們太陽產生的輻射功率的0.4％，這意味著它的「 可居住區 」非常緊湊。
  • 天文科普:什麼是系外行星?
    隨著時間的推移，探測這些「太陽系外行星」的方法逐漸得到了改進，被證實存在的行星也相應增加了(接近2000個!)系外行星的定義：太陽系外行星，又稱系外行星，是圍繞一顆恆星(即太陽系的一部分)運行的行星，而這顆恆星並不是太陽。
  • 什麼樣的系外行星能孕育生命？假設地球是系外行星，它會是什麼樣
    科學家長期以來都堅持著「什麼樣的系外行星更像地球」的思路，但有一些人卻用了逆向思維，思考「如果地球是系外行星會是什麼樣」。長期以來，科學家們一直致力於尋找系外行星和地外生命，寄希望於能夠在遙遠的太空找到人類的下一個家園，或者宇宙中的同伴。
  • 奇特的系外行星發現為神秘的「第九大行星」提供了理由
    研究人員利用哈勃太空望遠鏡確定，距木星336光年的一顆系外行星HD 106906 b的軌道非常偏心，它的軌道經過其雙星系統碎片盤的邊緣，每15000年繞一圈。就好像木星穿越了柯伊伯帶。如果第九大行星存在，這就是它繞太陽運行的方式。
  • 發現系外行星：未來引力波探測器的新用途！
    目前已知有4000多顆系外行星圍繞其他恆星運行。事實上，天文學家懷疑這樣的世界是普遍存在的，平均而言，銀河系中的每顆恆星至少有一個行星伴侶。絕大多數的系外行星調查都是圍繞著離太陽很近的恆星或離太陽更遠的恆星展開的，這些恆星位於銀河系中央星系隆起的方向。說實話，目前還沒有人知道銀河系中行星的真正數量，也沒有人知道銀河系以外其他星系中行星的數量。
  • 系外行星是如何發現的？
    2019 年，諾貝爾物理學獎被授予加拿大裔美國宇宙學家詹姆斯·皮布爾斯(James Peebles)、瑞士天體物理學家米歇爾·馬約爾(Michel Mayor)和瑞士天文學家迪迪埃·奎洛茲(Didier Queloz)，以表彰他們在宇宙學和系外行星相關領域的研究貢獻。