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天文新知

科學家分析了遙遠系外行星的大氣層,其結果相當有意思

科學家在一顆距離地球約520光年外的系外巨行星上發現了雲,其觀測資料甚至可以分辨出雲層高度及上層大氣結構。

2016年發現的WASP-127b是一顆熱土星,它的一年只有4.2天,體積為木星的1.3倍,但質量只有木星的0.16倍,與土星的平均密度接近,這意味著它的大氣層較為稀薄,非常適合做大氣的光譜分析,因此,一組研究團隊結合了哈伯太空望遠鏡及地面上的甚大望遠鏡(Very Large Telescope)兩個項目的光學觀測數據,來分析WASP-127b的大氣層。
如圖說▲左圖為太陽與木星、地球的比較,右圖為WASP-127恆星系統的大小比較,下圖則為太陽與水星的距離及WASP-127b與母恆星的距離比較。
要弄清楚系外行星的大氣組成是一件相當棘手的事情,多數我們無法直接看到的系外行星都是使用凌日法見到的,在這樣的前提下,這些系外行星上的大氣層也會影響光線的亮度,但必須使用解析度更高的儀器才能達成,光譜中不同的波長可能會被不同的元素吸收,藉由這項特性,科學家可以瞭解系外行星的大氣層中含有什麼樣的物質。

研究團隊在分析觀測成果後,發現該行星的大氣成分與常見的熱土星一樣有鈉的存在,但是發現高度比一般預期的要低得多。第二,紅外線波段有強烈的水蒸氣訊號,但可見光波段卻沒有,這意味著較低層的水被「可見光波段不透明但紅外波段透明的雲層」所遮擋。他們的光譜吸收資訊將解析度提升到一個驚人的層次,能夠分辨大氣壓力僅在0.3至0.5毫巴之間的差異。

目前科學家們仍然無法確切得知雲的組成,但可以肯定的是這顆系外行星的大氣層絕非由水組成,鈉的發現位置也令人意想不到,而且WASP-127b的軌道不僅與恆星的自轉方向不同,幾乎是繞著恆星的兩極運行,這個系統被認為大約有100億年的歷史,或許造成這樣的排列可能過去是受到一個未知的伴星所造成的,所有這些獨特的特徵使WASP-127b成為一顆未來將被非常深入研究的行星。

該研究發表於《天文學與天文物理學》期刊上,並且在2021年的歐洲行星科學會議上發表。(編譯/許晉翊)
資料來源:Science Alert

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