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哈勃探测到一颗小型系外行星大气中的水蒸气

哈勃探测到一颗小型系外行星大气中的水蒸气

天文学家利用哈勃望远镜发现了小型系外行星 GJ 9827d 的大气层中存在水蒸气,这表明类似的行星上也存在富含水的大气层。 这一发现代表着探索系外行星大气形成和演化的重要一步。 图片来源:SciTechDaily.com

这个蒸汽世界可能是我们银河系中富含水的行星的样本

在太空中寻找生命与在绕其他恒星运行的行星上寻找水是齐头并进的。 水是宇宙中最常见的分子之一,地球上的所有生命都需要它。 水充当溶剂,溶解物质并在动物、植物和微生物细胞中进行关键化学反应。 它在这方面比其他液体要好得多。

当天文学家发现系外行星上存在水蒸气的证据时,他们感到非常惊讶。 最新的目标是GJ 9827d行星,它周围可能有富含水的大气层。 这颗行星的直径只有地球的两倍,可能是银河系其他地方潜在的富含水的世界的一个例子。 但不打算在 GJ 9827d 上购买房产。 这颗星球酷热如地狱 金星800 度 F。 这使它成为一个非常热闹的世界。

系外行星 GJ 9827d

这是系外行星 GJ 9827d 的艺术家渲染图,这是在大气中检测到水蒸气的最小系外行星。 这颗行星可能是我们银河系其他地方具有富含水大气层的潜在行星的一个例子。 这颗行星的直径大约是地球的两倍,围绕红矮星 GJ 9827 运行。左侧系统中有两颗内行星。 背景星星是按照回望太阳时用肉眼看到的样子绘制的。 太阳太暗了,看不见。 右上角的蓝色星星是轩辕十四; 中下方的黄色五角星是五星; 右下角的蓝色星星是尖峰。 左边是狮子座,右边是处女座。 从距地球 97 光年的地方看,这两个星座都发生了扭曲。 图片来源:NASA、ESA、Leah Hostak (STScI)、Ralph Crawford (STScI)

哈勃太空望远镜在一颗小型系外行星的大气中发现了水蒸气

天文学家使用美国宇航局的哈勃太空望远镜观察到了最小的系外行星,在大气中检测到了水蒸气。 GJ 9827d 的直径大约是地球的两倍,可以作为银河系其他地方具有富含水大气层的潜在行星的例子。

蒙特利尔大学特罗蒂尔系外行星研究所的团队成员比约恩·贝内克说:“这将是我们第一次通过大气探测直接证明这些具有富含水大气层的行星实际上可以存在于其他恒星周围。” 。 “这是确定岩石行星上大气的普遍性和多样性的重要一步。”

德国海德堡马克斯·普朗克天文学研究所的联合首席研究员劳拉·克雷德伯格补充道:“这么小的行星上存在水是一个历史性的发现。” “它比以往任何时候都更接近于描述真正的类地世界。”

研究行星大气层

然而,要知道哈勃是否在蓬松、富含氢气的大气中使用光谱学测量了少量水蒸气,或者行星的大气是否主要由水组成,水是大气蒸发后留下的,现在还为时过早。恒星辐射下的氢/氦。 。

“我们的观测计划由堪萨斯州劳伦斯市堪萨斯大学的首席研究员伊恩·克罗斯菲尔德领导,专门设计的目的不仅是探测地球大气中的分子,而且实际上是专门寻找水蒸气。这两个结果都将是令人兴奋,无论水蒸气占主导地位还是很少 分类 “在以氢为主的大气层中,”该论文的主要作者、蒙特利尔大学特罗蒂尔系外行星研究所的皮埃尔-亚历克西斯·罗伊说。

“到目前为止,我们还无法直接探测到如此小行星的大气层。”贝内克补充道,“我们现在正在慢慢进入这个系统。”“在某些时候,当我们研究小行星时,必须有一个“在这些小世界上,它们的大气层与金星相似(主要是二氧化碳)。”

由于这颗行星的温度与金星一样热,达到 800 华氏度,如果大气层主要由水蒸气组成,那么它肯定是一个荒凉且潮湿的世界。

影响和未来的研究

目前,球队有两种可能。 一种情况是,这颗行星仍然附着在富含氢、充满水的大气层中,使其成为一颗年轻的行星。海王星。 或者,它可以是一个更温暖的版本 木星木卫二,其地壳下的水量是地球的两倍。 “GJ 9827d 行星可能一半是水,一半是岩石。较小的岩石天体顶部会有大量水蒸气,”贝内克说。

如果这颗行星有残留的富含水的大气层,那么它一定是在远离其主恒星的地方形成的,与目前的位置相比,那里的温度较低,并且水以冰的形式存在。 在这种情况下,行星会迁移到离恒星更近的地方,并受到更多的辐射。 氢已经被加热并逸出,或者仍在逸出行星弱引力的过程中。 另一种理论认为,这颗行星是在炽热恒星附近形成的,其大气层中有微量的水。

哈勃计划在 11 次凌日(即行星从其恒星前方经过的事件)中对这颗行星进行了观测,这些事件的间隔时间超过三年。 在凌日过程中,星光穿过行星的大气层并具有水分子的光谱特征。 如果行星上有云,它们在大气层中的高度足够低,不会完全遮挡哈勃对大气的观测,并且哈勃可以探测云层上方的水蒸气。

“观察水是发现其他事物的门户,”加州大学天体物理学家托马斯·格林说。 美国宇航局艾姆斯研究中心位于加利福尼亚州硅谷。 “哈勃的这一发现为未来利用詹姆斯·韦伯太空望远镜研究这些类型的行星打开了大门。通过额外的红外观测,詹姆斯·韦伯太空望远镜可以看到更多的东西,包括含碳分子,例如一氧化碳、二氧化碳和一旦我们掌握了行星元素的总清单,我们就可以将它们与它绕轨道运行的恒星进行比较,并了解它是如何形成的。

GJ 9827d 于 2017 年被 NASA 的开普勒太空望远镜发现。它每 6.2 天完成围绕红矮星的轨道。 GJ 9827 恒星位于双鱼座,距地球 97 光年。

参考文献:“Waterworld 过滤器 GJ 9827d 透射光谱中的水吸收”,作者:Pierre-Alexis Roy、Björn Beneke、Caroline Piollet、Michael A. 朱莉·圣地亚哥、伊恩·JM·克罗斯菲尔德、卡罗琳·V. 莫利、劳拉·克里德伯格、托马斯·米哈尔·埃文斯、乔纳森·布兰德、西蒙·德里斯勒、托马斯·B· 格林,凯文·K. 哈度度-乌尔曼、特拉维斯·巴曼、杰西·L. 克里斯蒂安森、戴安娜·德拉戈米尔、乔纳森·J·福特尼、安德鲁·W·霍华德、莫莉·R·科兹雷克和约书亚·D· 洛特林格,2023 年 9 月 12 日, 天体物理学期刊通讯
号码:10.3847/2041-8213/acebf0

哈勃太空望远镜 这是美国宇航局和欧洲航天局之间的一个国际合作项目。 美国宇航局位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心负责运营这架望远镜。 位于马里兰州巴尔的摩的太空望远镜科学研究所 (STScI) 对哈勃和韦伯进行科学操作。 STScI 由位于华盛顿特区的天文学研究大学协会为 NASA 运营

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