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哈勃在外行星WASP-107b的大气中检测氦

发布时间:2018-05-14  点击数:[19]

系外行星WASP-107b是一颗气体巨星,围绕着一颗高度活跃的K型主序星。这颗恒星距地球约200光年。利用光谱学,科学家们能够在地球逃逸的气氛中找到氦气 - 这是在外行星大气中首次探测到这种元素。信用:ESA /哈勃,美国航空航天局,M. Kornmesser

使用NASA / ESA哈勃太空望远镜的天文学家在外行星WASP-107b的大气中检测到氦气。这是太阳系以外行星大气中第一次发现这种元素。这一发现证明了利用红外光谱研究外行星扩展气氛的能力。

由英国埃克塞特大学博士生Jessica Spake领导的国际天文学家团队使用哈勃望远镜相机3来发现系外行星大气中的氦气WASP-107b这是该类型的首次探测。


em艺术家对WASP-107b的印象 / em

斯帕克解释了这一发现的重要性:“氦是氢之后宇宙中第二常见的元素。它也是太阳系中木星和土星行星的主要组成部分之一。然而,迄今为止,在外行星上还没有检测到氦气 - 尽管搜索到了它。“

该团队通过分析WASP-107b大气的红外光谱来进行检测。以前通过研究紫外线和光学波长的光谱来研究扩展的外行星环境;因此这种检测表明外行星大气也可以在更长的波长下研究。

“我们测量的来自氦气的强烈信号证实了一种新技术,可以在更广泛的行星上研究系外行星大气层的上层,”Spake说道,“目前使用紫外线的方法仅限于最接近的系外行星。我们知道地球上层大气中存在氦气,这种新技术可能有助于我们探测地球大小系外行星周围的气氛 - 这对目前的技术来说非常困难。“


如果行星在运输,天文学家可以根据它的母星找到系外行星大气组成的痕迹。系外行星大气中的每一种化学元素在特定波长处阻挡恒星的光 - 在恒星的光谱中产生吸收线。这样,天文学家就可以在外行星上识别特定原子和分子的存在 - 如氧气和水。 Credit:ESA / Hubble,M. Kornmesser / em

WASP-107b是已知密度最低的行星之一:虽然行星大小与木星大小相当,但它只有木星质量的12%。这颗系外行星离地球大约200光年,距离它的主星不到六天。

在WASP-107b大气中检测到的氦气量非常大,以至于它的高层大气必须向成千上万公里的太空扩散。这也是第一次在红外线波长处发现延伸的气氛。

由于其大气层扩大了,这个星球正在向大气中输入大量的大气 - 每十亿年大气总质量的0.1-4%。

早在2000年,人们就预测氦气将成为大型系外行星上最容易检测到的气体之一,但直到现在,搜索都不成功。


em这个动画展示了通过系外行星大气的恒星光如何与大气中的原子相互作用。由于每个元素都阻挡了特定波长的光,因此它在恒星的光谱中留下了区分图案。 Credit:ESA / Hubble,M. Kornmesser / em

埃克塞特大学研究的作者之一大卫•辛认为:“我们的新方法,以及NASA / ESA / CSA James Webb太空望远镜等将来的望远镜,将允许我们分析远系外行星的气氛比以往任何时候都更加细致。“

出版物:J. J. Spake等人,“在外星球的侵蚀气氛中的氦气”,Nature,第557卷,第68-70页(2018年),doi:10.1038 / s41586-018-0067-5

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