海鸟2010
虽然人们早已在宇宙空间中发现了很多怪异的系外行星,但每一次宇宙空间一直能给大家意外惊喜,展示出另一种口味的怪异星体。在对LTT 9779b的大气层科学研究了一番以后,专家禁不住思索:它怎么可能有大气层呢? LTT 9779b是上一个月刚被公布的一颗 探索 与发现的系外行星,间距大家仅有260亿光年,大家上一个月也详细介绍过这颗行星。它的容积比木星略大一点,是地球上的倍,品质是地球上的倍。它的寄主行星是一颗类似太阳光的星体,而且早在NASA的斯皮策太空望远镜还没有退伍的情况下就被观察过。 十分特别注意的是,LTT 9779b是目前为止人们发觉的唯一一颗强热木星,也就是容积类似木星的高温高压星体。它的路轨半长轴仅有大概250万多公里,等同于地球上的1/60,因而公转周期也非常短,只必须19个钟头就能自转一圈。另外,由于过度挨近寄主行星,它的表层温度也非常高,做到了令人震惊的1700 。 即便 是这种,也并没有充足让生物学家吃惊。真真正正让她们无法释怀的,是LTT 9779b有着着一个详细的大气层! 是地,行星有着大气层本不是什么稀奇古怪的事,但LTT 9779b就不一样了。因为表层温度极高,气体热胀冷缩越来越膨松,本就非常容易自由散发掉。此外,在这般挨近寄主行星的状况下,寄主行星的强劲辐射源也更非常容易脱离它的大气层。因而,生物学家一直认为,它早已没有大气层了。 堪萨斯大学的科学家Ian Crossfield最开始发布了有关这颗行星的毕业论文,他叙述自身制作的LTT 9779b温度曲线图时强调:“它是大家第一次在这里颗行星上观察到不应该存有的光源,这颗行星在寄主行星的疯狂炙烧下,温度超出了3000华氏度,大气层应当彻底被挥发掉了。殊不知大家的斯皮策望眼镜观察结果从这颗行星传出的红外感应中往大家展现了它的大气层。” 我们知道,红外感应能够展现出一个物件的温度。这代表着,我们可以根据LTT 9779b辐射源的红外感应,检测到它的表层温度,及其温度的转变状况,这针对生物学家掌握这颗行星而言十分关键。 幸运的是,这颗行星的路轨所属平面图又正好历经地球上,使我们可以见到它的凌日状况,也可以在它处在白天和夜晚二种情况下都被大家观察到。在这个全过程中,大家就可以根据红外感应检测到的温度,对LTT 9779b一个运作周期时间内的温度转变状况。 结果显示:LTT 9779b每日最火的情况下,便是正下午的情况下。比较之下,我们的家园一般是在下午才会迈入一天中最火的时间段,这是由于发热量进到地球上大气层的速率要比辐射源回外太空的速率迅速所造成的。 根据这一特性,大家还可以得到一些有关LTT 9779b的信息内容。 系外行星研究室(iREx)和澳大利亚麦吉尔大学的科学家Nicolas Cowan强调:“这颗行星比大家想像时要凉得多,这代表着它可以反射面掉非常大一部分直射它的太阳,这大约是白天面的云彩所导致的结果。另外,这颗行星也不会向夜晚侧运输是多少发热量,但我觉得大家可以表述这一点:被消化吸收的那一部分太阳关键在高层大气中被消化吸收,在这儿,动能会快速被辐射源回外太空。” 为了更好地能够更好地科学研究LTT 9779b大气层,来源于俄克拉何马高校的科学家Diana Dragomir从听闻了这颗行星逐渐,就对它造成了深厚的兴趣爱好:“热木星原本就少见,而像那样在这般极端化自然环境下的热木星更难表述,因为它的品质不能在这般长的时间里拘束住自身的大气层,那它也是怎样保证的呢?LTT 9779b尽管使我们十分烦恼,但它有着大气层的客观事实也给大家了一个科学研究这类行星的一次宝贵机会,因此我们决定用另一台望远镜开展观察。” 因此,她和她的精英团队运用NASA的凌日外行星勘察通讯卫星(TESS),对LTT 9779b的2次行星食开展了观察。说白了的行星食,实质上基本原理和月食一样,便是这颗行星运作到寄主行星反面的天文现象,和凌日是反过来的状况。在产生行星食的情况下,它的光辉会相对性暗淡一点,这更有益于生物学家对它的空气构造开展观察科学研究。 根据将TESS和斯皮策两部望远镜的数据信息开展融合,她们得到了这颗行星的光谱分析法。结果发觉,在其中一部分光波长很可能被一氧化碳消化吸收没了。 在此之前,专家早已在一些热木星上发觉了这类化学物质。热木星和热木星一样都十分挨近寄主行星,可是吸引力更强,因此维持自身的大气层还能够了解。生物学家一直觉得热木星没有充足的品质笼络大气层中的汽体,现如今来看,也许一氧化碳能表述在其中的缘故。在第一篇有关这颗行星的毕业论文中,生物学家也明确提出了另一种很有可能,那便是LTT 9779b尽管如今有着大气层,但很有可能已经丧失它,只不过是大家碰巧在它被彻底脱离以前发觉了它。 无论怎样说,在只是被发觉了一个月的时间内,LTT 9779b就引来2组生物学家公布了几篇毕业论文,由此可见它的与众不同之处确实令专家好奇心不己。大家对它的掌握依然十分比较有限,专家还将再次对它开展观察和科学研究,期待可以获得大量提升。 能够想像,伴随着人们发觉的系外行星愈来愈多,大家也将见到愈来愈极端化的星体。可能在将来某一天,连LTT 9779b都谈不上怪异,大家也很好奇,到那个时候,最怪异的系外行星可能是啥样子。
招妹0916
我院2017届本科毕业生张雅鹏在《NATURE》发文, 首次在太阳系外行星大气中发现和测量同位素
南京大学天文与空间科学学院 昨天
一国际天文研究团队首次探测到系外行星大气中的 碳同位素13C ,并发现其相对含量高于地球标准(图1)。这有助于研究者们追溯此类行星的形成与演化 历史 。相关研究论文(标题为“The 13CO-rich atmosphere of a young accreting super-Jupiter”)于2021年7月15日在《自然》(Nature)杂志发表。该论文的第一作者 张雅鹏 2017年本科毕业于 南京大学天文与空间科学学院 ,现为荷兰莱顿天文台博士研究生。
图1: 探测系外行星大气中的同位素(想象图) Daniëlle Futselaar
1穆朗玛峰 应用广泛的同位素 同位素(isotope)是指同一化学元素的不同种类。这些同位素虽然质子数目相同,却有着不同的中子数目。例如,包含6个质子以及6个中子的碳原子是最常见的12C,但也有碳原子含有7个或8个中子,称为13C或14C。虽然它们的化学性质相近,但各种同位素的形成过程和对环境的反应却不尽相同。因而,同位素被广泛应用于各种研究领域——从癌症、心血管疾病的检测,到气候变化以及化石年龄的推断等。天文学家亦利用同位素来研究恒星与星际介质的演化,太阳系以及系外行星的起源。
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丰富多样的系外行星
迄今天文学家们已发现超过四千颗系外行星,并且这一数字仍在迅猛增长。而绝大多数系外行星却与我们太阳系内的行星有着巨大的差异。它们或有着极高的质量(例如,“超级木星” super-Jupiter),或占据着的极近的轨道(“热木星” hot-Jupiter)……系外行星的多样性给行星形成理论带来了新的挑战。许多最基本的问题仍困扰着天文学家:行星的形成路径究竟是自上而下,还是自下而上?它们形成于何处?轨道是否迁移?……解开这些谜题的钥匙之一便是系外行星的大气成分,它们如同化石遗迹一般记载着这些行星遥远的过去。
图2: 行星形成环境示意图。行星诞生于恒星周围的原行星盘中,一氧化碳CO是碳元素的主要载体。CO雪线代表CO为气态或固态的分割线。位于CO雪线内侧的两颗行星代表太阳系木星和海王星当前的位置,而TYC 8998 b则远位于CO雪线之外。在如此遥远的距离,大部分CO冻结在固态物质表面,成为行星形成的主要原材料。由于13C更易结合在固态表面,导致最终构成的行星中更富含13C。
3 用同位素追溯系外行星起源 研究者们利用欧洲南方天文台(ESO)的甚大望远镜(VLT),发现在一颗名为TYC 8998-760-1 b的超级木星大气中两种碳同位素的比例不同寻常。这颗行星的重量几乎是太阳系木星的14倍,距离地球300光年。这是天文学家们首次实现对遥远系外行星中同位素的观测。他们利用不同的光谱吸收信号分辨出13CO和12CO(一氧化碳分子的两种同位素形式),并测定两者的相对含量。天文学家们预期星际介质中13C和12C的含量比例约为1:70,但这颗行星大气中的13C却要多一倍。这颗行星大气中13C的“超标”,为我们揭示其可能的起源过程提供了线索 (图2)。张雅鹏解释说:“这颗超级木星距离其宿主恒星十分遥远,是日地距离的160多倍。在如此远距离下,原行星盘(protoplanetary disk)中更多的13C冻结在固体物质表面。而这些固体物质被诞生于此的行星所吸收,造就了如今观测到的富含13C的大气”。 因此,通过测定大气中同位素相对含量,研究者们得以追溯行星形成的位置以及周围的物质环境。
该论文的通讯作者、莱顿大学教授Ignas Snellen说:“这一发现为研究系外行星大气与行星形成之间的关联开辟了一条新的路径。今后,天文学家们将会把同位素观测扩展到多样化的系外行星系统中,向揭秘行星起源更进一步。现在,这仅仅是个开始!”
虽然人们早已在宇宙空间中发现了很多怪异的系外行星,但每一次宇宙空间一直能给大家意外惊喜,展示出另一种口味的怪异星体。在对LTT 9779b的大气层科学研究了一番
可以用分析截图。使用前提为在论文中加上对问卷星分析截图的详细解释和拓展。论文是高等教育自学考试本科及研究生学历专业教育学业的最后一个环节。
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