韦伯在极热木星里发现水的踪迹

发布单位:台北市立天文科学教育馆

  2009年,天文学家第一次「看见」WASP-18b时,当时的科学家认为他们发现了最不寻常的行星,它拥有的质量是木星的十倍,而且被潮汐锁定永远对着它的母恒星,绕恒星一圈仅仅只要23小时,但随着时间的推移,这一类行星越来越多,于是这个分类被称为「热木星」。

  它的表面超级热,白昼面的温度超过2750℃,在未来的百万年里,由于它的轨道过于接近恒星,它将不可避免地与它的母恒星相撞与其融合。由于这些特性,天文学家对这类行星做了大量的大气层观测,哈勃及史匹哲太空望远镜已经都看过一轮了,但仍然有所不足,韦伯太空望远镜(JWST)的升空让科学家又燃起更强的动力。

艺术家的插图展示了WASP 18 b,这是一颗炽热的超级木星,绕其恒星运行不到一天。This artist's illustration shows WASP 18 b, a hot Super-Jupiter that orbits its star in less than one day. Image Credit: NASA, ESA, and G. Bacon (STScI).
图说:艺术家的插图展示了WASP 18 b,这是一颗炽热的超级木星,绕其恒星运行不到一天。Credit: NASA, ESA, and G. Bacon (STScI).

  在一篇新的论文研究中,由蒙特娄大学博士生所领导的团队利用韦伯太空望远镜的六小时观测资料,做了WASP-18b的各种大气层分析,命题为「极热木星WASP-18b的宽频热辐射光谱」。在近红外成像仪和无缝隙光谱仪(NIRISS)的帮助下,研究人员绘制了该行星的白天温度梯度图,他们发现在行星的昼夜交界线上的温度要低得多,比最热的地方差了近1000度,这意味着风无法有效地将热量传播到行星的夜晚侧,是什么导致了这种情况的发生。

  在该行星的观测资料显示缺乏了东西风的存在,而这与地球上的大气阻力模型相似,其中一种可能的解释是该行星有强烈的磁场,既然它的质量是木星的十倍,基于木星、土星拥有的强烈磁场,我们也可以合理的推测它可能也有强烈的磁场来主导风向,并迫使风朝北极或南极移动。

  研究人员还测量出不同深度的大气温度并且发现了水蒸气的讯号,在表面的2700℃高温下,大部分水分子会被撕裂,但借由JWST的强大观测能力还是看见了,大气中还含有氧化钒、氧化钛及一些氢化物,这些物质都会使大气变得不透明。

  恒星与行星的金属丰度及行星的成分可以协助解释行星的形成历史,科学家认为WASP-18b是不可能在目前的位置形成,它必定是透过某种方式迁移至此,虽然并非本篇研究的最后答桉,但借由分析它的行星光谱,我们不仅知道了它的大气分子种类及形成方式,也可以知道为何这类行星在太阳系不存在,该文发表于《自然》期刊。(编译/台北天文馆技佐许晋翊)

资料来源:Universe Today

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