美國(guó)麻省理工學(xué)院的天文學(xué)家獲得了一顆系外行星被“潮汐鎖定”在其恒星上的永久暗面的圖片，這是迄今為止最清晰的一張圖像。該研究提供了系外行星大氣的第一個(gè)詳細(xì)視圖。相關(guān)研究結(jié)果2月21日發(fā)表于《自然—天文學(xué)》。
領(lǐng)導(dǎo)該研究的麻省理工學(xué)院卡夫利天體物理和空間研究所博士后Thomas Mikal-Evans表示，現(xiàn)在不僅是對(duì)系外行星大氣的特定區(qū)域進(jìn)行單獨(dú)“快拍”，更是將其作為真正的3D系統(tǒng)來(lái)研究。
該研究中的行星——熱木星WASP-121b是一顆巨大的氣體巨星，于2015年被發(fā)現(xiàn)，圍繞著一顆距地球約850光年的恒星運(yùn)行。這顆行星的軌道是迄今為止探測(cè)到的最短軌道之一，環(huán)繞其恒星一周的時(shí)間僅為30小時(shí)。它處于潮汐鎖定狀態(tài)，這意味著一側(cè)總是面向恒星，溫度極高，而另一側(cè)永遠(yuǎn)朝向太空，總是黑暗的。
研究人員使用哈勃太空望遠(yuǎn)鏡上的光譜相機(jī)捕捉到了更詳細(xì)的畫(huà)面，繪制出從白天到黑夜的溫度顯著變化圖，并觀測(cè)到溫度如何隨海拔高度變化。他們還追蹤了大氣中水的存在，首次展示了水是如何循環(huán)的。
WASP-121b上的水循環(huán)比地球上“刺激”得多。在白天，組成水的原子在超過(guò)3000開(kāi)爾文的溫度下被“撕裂”后吹到暗面。在那里，較低的溫度會(huì)使氫原子和氧原子重新結(jié)合成水分子，并再次被吹回亮面，如此循環(huán)往復(fù)。
研究團(tuán)隊(duì)計(jì)算出，這顆熱木星的水循環(huán)是由風(fēng)以每秒高達(dá)5公里的速度“撕裂”行星上的原子來(lái)維持的。他們還發(fā)現(xiàn)，水循環(huán)似乎不只發(fā)生在這個(gè)星球上。
不斷變化的水蒸氣特征幫助研究人員繪制了行星亮面和暗面的溫度分布圖。他們發(fā)現(xiàn)，“白晝”的范圍從最深可見(jiàn)層的2500開(kāi)爾文到最上層的3500開(kāi)爾文，暗面從最深層的1800開(kāi)爾文到上層大氣的1500開(kāi)爾文不等。有趣的是，行星上溫度分布似乎較反常：在亮面溫度隨著海拔升高而升高；而在暗面，溫度則隨著海拔下降而下降。
“通過(guò)這次觀測(cè)，我們真正獲得了系外行星氣象學(xué)的‘全星球視野’。”Mikal-Evans說(shuō)。（辛雨）
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