這幅概念圖描繪的是行星KELT-9b環(huán)繞其母恒星KELT-9運(yùn)行的情景。KELT-9b是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最熱氣態(tài)巨行星。
Credits: NASA/JPL-Caltech
天文學(xué)家新發(fā)現(xiàn)一顆太陽系外類木行星KELT-9b，其表面溫度極高，并且一直被其母恒星烘烤著，行星上的物質(zhì)也在不斷蒸發(fā)著。
KELT-9b是目前人類發(fā)現(xiàn)的最熱行星，其白晝側(cè)的表面溫度超過7，800華氏度，4，600開爾文（約4，326攝氏度），比絕大多數(shù)的恒星都熱。然而，它的母恒星KELT-9，一顆藍(lán)色的A類恒星，比它熱得多。事實(shí)上，未來KELT-9b極有可能因無法承受來自母恒星的高溫烘烤而最終蒸發(fā)瓦解掉。
來自美國俄亥俄州立大學(xué)的天文學(xué)教授Scott Gaudi表示：“這是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最熱氣態(tài)巨行星?！盙audi領(lǐng)導(dǎo)了這項(xiàng)研究，當(dāng)時(shí)他還在NASA噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室（NASA's Jet Propulsion Laboratory）工作并處于休假狀態(tài)。這顆不尋常的行星被刊登在了《自然》雜志上，同時(shí)，上個(gè)月舉行的美國天文學(xué)會(huì)夏季會(huì)議也正式公布了這一發(fā)現(xiàn)。
KELT-9b的質(zhì)量是木星的2.8倍，但是其密度僅為木星的一半?？茖W(xué)家原本預(yù)期的這顆行星的半徑要更小一些，然而由于受到來自母恒星極端輻射的影響，這顆行星的大氣一直在不斷向外膨脹，就像氣球一樣。
由于KELT-9b被其母恒星潮汐鎖定了——就像月球被地球鎖定了一樣——它永遠(yuǎn)只有一個(gè)半球（晝半球）朝向它的母恒星，而另一個(gè)半球則永遠(yuǎn)是黑夜（夜半球）。而由于受到過量紫外線輻射的沖擊，諸如水、二氧化碳或者甲烷等分子無法在其晝半球合成。夜半球的特性目前仍然神秘莫測——分子也許能夠合成，但也只是暫時(shí)的。
Gaudi說：“從質(zhì)量上看，KELT-9b是一顆典型意義上的行星，但是由于其晝半球的極端高溫，這顆行星的大氣構(gòu)成是特別的，是我們聞所未聞，見所未見的?！?/p>
KELT-9這顆恒星目前僅為3億歲，是一顆非常年輕的恒星。它的體積和溫度約為太陽的兩倍。由于受到母恒星KELT-9過強(qiáng)紫外輻射的沖擊，KELT-9b的大氣受熱而不斷地發(fā)生爆炸，它甚至可能像彗星一樣拖著一條發(fā)光的攜帶著大量蒸發(fā)的行星物質(zhì)的“尾巴”。
美國范德堡大學(xué)物理學(xué)和天文學(xué)教授，同時(shí)也是該研究項(xiàng)目負(fù)責(zé)人之一的Keivan Stassun認(rèn)為：“KELT-9散發(fā)著強(qiáng)烈的紫外輻射，以至于它有可能把KELT-9b蒸發(fā)殆盡?！?/p>
但這種情況成立的前提是，KELT-9還沒有膨脹到足以吞沒掉KELT-9b。
Stassun說：“KELT-9會(huì)在幾億年內(nèi)逐漸膨脹成為一顆紅巨星。因此，長遠(yuǎn)來看，想在KELT-9b上生存或置業(yè)基本上是不可能的事。”
行星KELT-9b的詭異之處還在于它的運(yùn)行軌道垂直于其母恒星的自轉(zhuǎn)方向。這意味著，如果把它放在太陽系里，其運(yùn)行軌道就會(huì)垂直于太陽系行星的軌道平面。以地球日來計(jì)算的話，KELT-9b上的一年還不到兩天。
無論如何，KELT-9b都不是一個(gè)宜居的星球。但Gaudi認(rèn)為，研究此類極度不適宜生存的行星還是有意義的。
Gaudi 表示：“根據(jù)新近的探索任務(wù)——包括MEarth 搜尋環(huán)繞紅矮星行星計(jì)劃；圍繞比鄰星運(yùn)轉(zhuǎn)的類地行星比鄰星b；還有對TRAPPIST-1的“地外行星系統(tǒng)”的發(fā)現(xiàn)所強(qiáng)調(diào)的，天文學(xué)界正把目光明確地投向環(huán)繞著如太陽般‘小’且‘冷’的恒星運(yùn)行的類地行星上。明確了目標(biāo)以后，就比較好操作了。通常來說，這類潛在的宜居星球都環(huán)繞著質(zhì)量比較小的恒星運(yùn)行。另外，由于KELT-9b的母恒星比太陽要大且熱得多，這也給我們提供了一個(gè)機(jī)會(huì)和試金石，從而使我們了解到行星系統(tǒng)是如何誕生于熾熱且質(zhì)量巨大的恒星周圍的?！?/p>
天文學(xué)家是通過兩臺(tái)KELT望遠(yuǎn)鏡（Kilodegree Extremely Little Telescope，千度極端小型望遠(yuǎn)鏡）中的一臺(tái)發(fā)現(xiàn)KELT-9b的。2016年的五月底和六月初，天文學(xué)家利用位于美國亞利桑那州維尼爾天文臺(tái)的KELT北天望遠(yuǎn)鏡（KELT-North Telescope）發(fā)現(xiàn)這顆恒星的亮度發(fā)生了微弱的變暗——只變暗了0.5%——這表明當(dāng)時(shí)可能有一顆行星正從恒星的前方經(jīng)過。這種亮度變暗現(xiàn)象平均每1.5天發(fā)生一次，這意味著這顆行星每環(huán)繞其母恒星一周用時(shí)1.5天。
后續(xù)觀測證實(shí)，這一現(xiàn)象確由一顆行星引起，而這顆行星正是天文學(xué)家口中所說的“熱木星”——KELT望遠(yuǎn)鏡正是為搜尋“熱木星”而生。
兩臺(tái)KELT望遠(yuǎn)鏡（分別位于南、北半球）由美國理海大學(xué)和范德堡大學(xué)的天文學(xué)家共同管理和操作。借助KELT望遠(yuǎn)鏡，科學(xué)家們填補(bǔ)了發(fā)現(xiàn)系外行星的技術(shù)空白。其他望遠(yuǎn)鏡負(fù)責(zé)以極高分辨率在極小的天區(qū)中搜尋暗星。而KELT望遠(yuǎn)鏡則與之相反，以較低分辨率監(jiān)測大片天區(qū)里無數(shù)明亮的恒星。
理海大學(xué)天文學(xué)家兼物理學(xué)助理教授，同時(shí)也是KELT望遠(yuǎn)鏡建造者Joshua Pepper表示：“這一發(fā)現(xiàn)證實(shí)了小型望遠(yuǎn)鏡不可小覷的力量，也證明了民間科學(xué)家為前沿科學(xué)研究作出直接貢獻(xiàn)的能力?！?/p>
天文學(xué)家希望使用其他望遠(yuǎn)鏡更仔細(xì)更近距離地觀測KELT-9b——包括使用NASA史匹哲太空望遠(yuǎn)鏡（Spitzer Space Telescope），哈勃太空望遠(yuǎn)鏡（Hubble Space Telescope），以及計(jì)劃于2018年發(fā)射升空的詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡（James Webb Space Telescope）。利用哈勃太空望遠(yuǎn)鏡，天文學(xué)家能夠分辨KELT-9b是否真的擁有“彗尾”，同時(shí)測定這顆行星還能在這地獄一般的環(huán)境下生存多久。
曾在NASA艾姆斯研究中心（NASA Ames Research Center）進(jìn)行該項(xiàng)目研究的論文聯(lián)合作者Knicole Colon說：“得益于這顆行星如恒星一般的高溫，我們得以從這個(gè)不尋常的行星上觀測到它在凌星和掩星階段，從紫外線波段到紅外線波段所有波長下的情況。這項(xiàng)觀測讓我們有機(jī)會(huì)對一顆太陽系外行星的大氣有一個(gè)全面的認(rèn)識(shí)?！?/p>
這項(xiàng)研究是由美國國家科學(xué)基金會(huì)（National Science Foundation ，NSF）通過NSF CAREER Grant，NSF PAARE Grant和NSF研究生助研獎(jiǎng)學(xué)金（NSF Graduate Research Fellowship）贊助的。其他的經(jīng)費(fèi)支持來自于NASA噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室（NASA Jet Propulsion Laboratory），NASA太陽系外行星探索計(jì)劃（NASA Exoplanet Exploration Program）；哈佛大學(xué)未來教職領(lǐng)袖博士后獎(jiǎng)學(xué)金（Harvard Future Faculty Leaders Postdoctoral Fellowship）;天文研究基金西奧多·鄧納姆（Theodore Dunham, Jr）專項(xiàng)撥款；和日本學(xué)術(shù)振興會(huì)（Japan Society for the Promotion of Science）。
（
（編輯：Tony Greicius 作者：Elizabeth Landau 和 Pam Frost Gorder 譯者：勁寶寶 校對：楊乃漳）
聯(lián)系客服
