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在620光年外,天文學家首次直接證明:系外行星大氣中存在鐵

由阿姆斯特丹大學天文學家領導的一個國際研究小組,首次直接證明了系外行星大氣中鐵的存在。研究人員在系外行星KELT-9b光譜中發現了未帶電的鐵原子發射線。觀測是複雜的,因為這顆系外行星在其明亮的主星面前黯然失色。系外行星KELT-9b圍繞其恆星KELT-9公轉週期是36小時,這顆恆星和行星位於天鵝座,距離地球大約620光年。

這顆恆星的溫度超過1萬度,幾乎是太陽的兩倍,行星KELT-9b比木星還要大,但它離恆星很近,大約是地球到太陽距離的30分之1。天文學家已經知道行星大氣中一定存在鐵,在幾年前,當行星從恆星前面經過時,天文學家在研究星光時就已經看到了這種跡象。在新的觀測中,天文學家直接觀察了行星光譜光線,觀測過程很複雜,因為這顆行星在其恆星的光線下顯得黯然失色。

此外,由於它離主星很久,在這顆行星上的一年大約只有地球時間的一天半。在這短短的一年中,有半年時間,這顆行星的黑夜面正對著地球,但那面太暗了,看不見。因此,研究人員在行星消失在恆星後面的前8個小時開始觀測,觀察它更熱、更亮的白天面。這項研究的主要作者洛倫佐·皮諾(Lorenzo Pino)(阿姆斯特丹大學)將在主星的耀眼光芒下,尋找系外行星的光線與看燈柱附近的螢火蟲進行了比較:

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看到了螢火蟲的影子,對研究人員來說,就是系外行星的影子,現在已經直接看到了系外行星。研究人員在西班牙拉帕爾馬島使用意大利望遠鏡Telescopio Nazionale Galileo進行了觀測。這架望遠鏡以HARPS-N為特色,這是一種可以分割光線並揭示特定原子和分子存在的光譜儀,研究人員使用一種名為互相關的技術提取原子發射線。與一系列圖像進行了比較:恆星趨於靜止的,但行星在運動。

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互相關是一種與行星一起移動的濾光片,這才能讓天文學家能夠隔離行星光。根據數據,研究人員現在認為系外行星KELT-9b大氣層中的鐵,加熱了大氣層的上部,使其比下部更溫暖。這個想法是鐵吸收星光,從而加熱大氣。在地球上,類似的過程也發生在大氣中,然而,在這種情況下,加熱頂層的不是鐵,而是臭氧。未來,研究人員希望通過精確測量行星大氣中的鐵含量,進行更深入的觀測研究。

例如,這可以使用洛倫佐·皮諾被分配觀測時間的哈勃太空望遠鏡來實現。最終,天文級學希望揭示像KELT-9b這樣的熱氣態巨型系外行星是如何出現的,以及為什麼在太陽系中沒有類似的例子。

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