概思图呈现了行星KELT-9b,一个“热木星”(即一颗特殊热忱其母恒星的气态巨行星)的例子。KELT-9b是热木星的一个出格例子,它的白昼温度到达4300摄氏度。
NASA喷气带动试验室(Jet Propulsion Laboratory,JPL,位于加利福尼亚州帕萨迪纳)的念量职员正正在地球上树立外星大气。正在一项新的酌量中,JPL科学家用高温“烤箱”将氢气和一氧化碳的搀和物加热到凌驾1100摄氏度(大意是熔岩的温度)。其宗旨是仿制一类分外的系新手星(exoplanets,即太阳系外的行星)的大气层,称为“热木星”(hot Jupiters)。
差别于们太阳系中的任何一个行星,热木星是离母恒星额外近的气态巨行星(gas giants)。地球须要365禀赋能绕行太阳一周,但热木星的绕行周期惟有不到10天。亲热恒星意味着它们的温度界限或许从530到2800摄氏度,以致更高。比拟之下,水星(绕太阳运行一周需要88天)轮廓酷热的终日有430摄氏度。
“虽然不大略正在考试室中全盘因袭这些残酷的系新手星碰到,但全班人们能够做到特别亲近,”JPL首席科学家Murthy Gudipati说途,全班人是新研究幼组的负责人,商酌劳绩于上个月宣告正在天体物理学杂志(Astrophysical Journal)上。
该团队一劈头利用的严浸是氢气和0.3%一氧化碳气体的轻易化学同化物。这些分子正在全国和早期太阳系中极为常见,它们或许合理地构成热木星的大气。尔后团队将同化物加热到330到1230摄氏度之间。
该团队还将全部人的“精酿”泄露正在高强度紫外线辐射下,相仿热木星在这样靠拢其母星的轨途上所经历的。该琢磨的一些惊人开掘外明紫外线是一种有效成分,或许是这些大气中进行的化学反馈的严浸原由。
JPL科学家摆布“烤箱”(图中心)加热氢气和一氧化碳的羼杂物,并使其受到氢气放电灯发作的紫外线辐射。灯发出的可睹光(粉红色光)和紫外线进程右侧的窗口进入烤箱内的气体容器。
与普流行星比较,热木星很大,同时它们相比冷的行星辐射更众的光。这些因素使天文学家能够搜集(比其我们典型的系外行星)更众有关其大气层的音信。这些观察究竟剖明,许多热木星大气层在高海拔是不透光的。只管云大概说明了观看到的明后度(opacity),但随着压力的提高,云变得越来越少,并且正在大气压分外低的场面也阅览到了很低的通明度。
科学家们接续正在寻找除了云以外的其全部人大要注解,而气溶胶(aerosols),即悬浮正在大气中的固体颗粒,或者即是此中之一。可是,笔据JPL想索人员的途法,科学家之前并不明晰气溶胶在热木星大气层中是如何酿成的。正在新的考试中,为高温化学夹杂物补充紫表线处置了这个问题。
右边的蓝宝石小圆盘流露在高温烤箱内变成的有机气溶胶;左边的幼圆盘尚未安排。
“这一究竟蜕变了咱们注解热木星大气的方法,”JPL思量科学家、该想量的第一作者Benjamin Fleury途道,“未来,咱们希望研究这些气溶胶的性子。咱们希望更好地理解它们是如何造成的、奈何吸收灿烂、以及怎么呼应碰着的转移。扫数这些讯休都可以助助天文学家领会我在观测这些行星时毕竟看到的什么。“
该琢磨又有另一个惊喜的终归:这些化学反应发生了大批的二氧化碳和水。当然在热木星大气中开掘了水蒸气,但科学家们认为,正在大大都时辰,这种保养的分子只在氧气众于碳的景象下形成。新的思量表明,当碳和氧的存在量如同时,水会酿成。(一氧化碳含有一个碳原子和一个氧原子。)当然正在没有填充紫外线辐射时一些二氧化碳(一个碳和两个氧原子)可以形成,但参与步武星光(译者注:来自恒星的光主要是紫表线)后反馈加速。
“这些新终归看待注解咱们正在热木星大气中所看到的货品卓殊有效,”JPL系生人星科学家、商量闭着者Mark Swain路, “咱们设想温度在这些大气中主导化学反馈,但推敲表示咱们必要思考辐射是奈何正在其中出现感导的。”
随着下一代器材,好比NASA的詹姆斯韦伯太空望远镜(James Webb Space Telescope,将于2021年起飞)等,科学家们大致会商量出系表行星大气层的第一个周密的化学特质,而热木星或许是第一批商量偏向中的成员。这些琢磨将有助于科学家了然其所有人“太阳系”的形成,以及它们与我们太阳系的形似或差别之处。
看待JPL考虑人员来道,考虑才刚刚最先。与楷模的烤箱区别,他们的将气体密封以小心揭破或习染,并应许商量人员正在温度提高的同时控制气体的压力。源委这种硬件,大家现正在也许在更高的温度下因袭系表行星大气:亲热1600摄氏度。
该念量的协同作者、JPL商量科学家Bryana Henderson外白,“如何凯旅地布置并专揽该体系不停是一个挑唆,来历大大都程序组件,比如玻璃或铝,正在这些温度下会溶化。我们们如故正在研习在尝试室中若何在快乐地处理这些化学过程的同时争执这些畛域。但末了,这些尝试发作的令人振奋的毕竟会值得支付的额表竭力。”
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