在620光年外,天文学家首次直接证明:系外行星大气中存在铁!

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在620光年外,天文学家首次直接证明:系外行星大气中存在铁!

由阿姆斯特丹大学天文学家领导的一个国际研究小组,首次直接证明了系外行星大气中铁的存在。研究人员在系外行星KELT-9b光谱中发现了未带电的铁原子发射线。观测是复杂的,因为这颗系外行星在其明亮的主星面前黯然失色。系外行星KELT-9b围绕其恒星KELT-9公转周期是36小时,这颗恒星和行星位于天鹅座,距离地球大约620光年。

这颗恒星的温度超过1万度,几乎是太阳的两倍,行星KELT-9b比木星还要大,但它离恒星很近,大约是地球到太阳距离的30分之1。天文学家已经知道行星大气中一定存在铁,在几年前,当行星从恒星前面经过时,天文学家在研究星光时就已经看到了这种迹象。在新的观测中,天文学家直接观察了行星光谱光线,观测过程很复杂,因为这颗行星在其恒星的光线下显得黯然失色。

此外,由于它离主星很久,在这颗行星上的一年大约只有地球时间的一天半。在这短短的一年中,有半年时间,这颗行星的黑夜面正对着地球,但那面太暗了,看不见。因此,研究人员在行星消失在恒星后面的前8个小时开始观测,观察它更热、更亮的白天面。这项研究的主要作者洛伦佐·皮诺(Lorenzo Pino)(阿姆斯特丹大学)将在主星的耀眼光芒下,寻找系外行星的光线与看灯柱附近的萤火虫进行了比较:

看到了萤火虫的影子,对研究人员来说,就是系外行星的影子,现在已经直接看到了系外行星。研究人员在西班牙拉帕尔马岛使用意大利望远镜Telescopio Nazionale Galileo进行了观测。这架望远镜以HARPS-N为特色,这是一种可以分割光线并揭示特定原子和分子存在的光谱仪,研究人员使用一种名为互相关的技术提取原子发射线。与一系列图像进行了比较:恒星趋于静止的,但行星在运动。

互相关是一种与行星一起移动的滤光片,这才能让天文学家能够隔离行星光。根据数据,研究人员现在认为系外行星KELT-9b大气层中的铁,加热了大气层的上部,使其比下部更温暖。这个想法是铁吸收星光,从而加热大气。在地球上,类似的过程也发生在大气中,然而,在这种情况下,加热顶层的不是铁,而是臭氧。未来,研究人员希望通过精确测量行星大气中的铁含量,进行更深入的观测研究。

例如,这可以使用洛伦佐·皮诺被分配观测时间的哈勃太空望远镜来实现。最终,天文级学希望揭示像KELT-9b这样的热气态巨型系外行星是如何出现的,以及为什么在太阳系中没有类似的例子。

博科园|研究/来自:荷兰天文学研究学院

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