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《自然》:外星“热木星”风火两重天

2007-5-17 08:46:23
来源:科学网/任霄鹏编译




利用美国国家航空航天局(NASA)的斯匹策红外太空望远镜(Spitzer Space Telescope),科学家分别确定了两个外星行星世界的不同气候特征。其中,一个天文学家小组利用红外望远镜获得了一颗名为HD 189733b的巨大气体行星表面的温度变化图,证实了该行星正在遭受强风的影响;而另一个小组则发现了迄今为止最热的域外气体行星——HD 149026b。两篇论文都发表在5月10日的《自然》杂志上。

这两颗外星行星都是所谓的“热木星”——公转轨道极为接近其恒星的灼热气体行星。在人类目前所知的200多颗外星行星中,有大约50颗是热木星。尽管光学望远镜就能探测到这些热木星并确定它们的大小、轨道等特性,但并不能获得关于它们的大气层或者外貌的认识。

而在新的研究中,科学家实现了突破。HD 189733b研究论文的第一作者、美国哈佛-史密森天体物理中心(Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics)的Heather Knutson表示,我们获得了一颗行星整个表面的温度变化图像,而这颗行星距离观测位置十分遥远。HD 189733b是已知的距地球最近的凌星行星,这意味着从地球的位置考虑,该行星会经过其恒星的正面和背面,其公转周期为2.2天。

在该项研究中,斯匹策红外望远镜在距HD 189733b大约60光年的狐狸星座(Vulpecula)测定了来自该行星的红外光线,通过25万个原始数据点得到了整个行星表面的温度图像。

该图像表明,HD 189733b行星的气温比较均匀,恒星光线能够照射到的一面温度约为930摄氏度,而黑暗的一面温度为650摄氏度。科学家认为,包括HD 189733b在内的所有热木星都和月球一样永远只有一面朝向其恒星。在这种情况下,该行星仍能保持均匀的温度,说明一定有强风将热量从朝向恒星的一面吹到另一面。科学家估计,该行星表面的风为西风,风速约为每小时9600公里,而地球上的急流(jet stream)不过才每小时322公里。

在第二项研究中,美国佛罗里达中心大学(University of Central Florida)Joseph Harrington领导的研究小组发现,另一颗太阳系外行星HD 149026b是一颗温度高达2038摄氏度的灼热星球,甚至比一些小质量恒星还要热。通过斯匹策望远镜观测该行星绕到其恒星背面时的红外光减弱的差值,科学家计算出了该行星的温度。

Harrington说,“该行星就像是宇宙中一大块热炭。由于它太热了,我们认为它的热量无法传递出去。它朝向恒星的一面非常热,但另一面的温度可能会低得多。”论文的合著者、NASA戈达德空间飞行中心的Drake Deming也表示,“该行星的温度超出了我们的想象范围。”

HD 149026b位于距地279光年外的武仙星座(Hercules),是目前已知的体积最小但密度最大的“凌日”行星,公转周期为2.9天。它的大小与土星相当,而核心的质量就大约相当于70到90个地球的质量。

Harrington和同事认为,该行星可能吸收了其恒星光线所有的能量而几乎不发生反射。因此,它很可能也是人类目前所知的最暗的行星。