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热化了?这些“烤炉行星”居然会下岩石雨金属雨



先看一组图

你猜是什么星球


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近日,欧洲航天局(ESA)公布了太阳系外25颗热木星的模拟图,是不是觉得特别美丽?

不过,你可别被这些星球的美丽外表所欺骗。由于距离母恒星非常近,表面温度极高,超过1000℃那是很普遍的现象,因此也被称为“烤炉行星”。

有趣的是,哈勃天文学家小组发现有一颗热木星的岩石在高温下汽化,吹到暗面冷却后,竟然下起了奇特的岩石雨。


最容易发现的系外行星


热木星是一种质量接近或超过木星、公转周期小于10天的系外气体巨行星。与太阳系木星不同的是,木星轨道半径是5天文单位,成为热木星的行星轨道与母恒星距离仅仅在0.5至0.015天文单位以内,也就是说距离最近的甚至只有几百万公里,而太阳系最内侧的水星距离太阳尚且还有5800万公里。


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热木星围绕母恒星公转(来源:ESA/ATG medialab)

热木星的轨道离心率都很低,公转与自转同周期相同,处于潮汐锁定状态,这意味着热木星的一侧总是以同一面朝向母恒星,温度极高,而另一侧永远朝向太空,总是黑暗的。《天体物理学》杂志刊载的最新报告指出,天文学家发现热木星大气中普遍存在氧化钛、氧化钒、氢化铁等金属氧化物及氢化物分子,这些大气物质能够吸收恒星辐射,导致热木星的昼夜温差达到1000℃以上。


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潮汐锁定(来源:Lingam & Loeb)

关于热木星的起源,天文学界有两大观点:迁移说和原位形成说。其中,迁移说是目前学界流行的理论,认为在恒星系的早期阶段,热木星先是在恒星系冻结线(以母恒星为中心,能让水、氨、甲烷等挥发物质凝聚为固体颗粒的最小距离)以外由岩石、冰块、气体聚合形成。行星形成后,热木星轨道内移,在距离恒星很近的地方形成稳定轨道。大迁徙假说中指出太阳系木星也曾迁移,如果随后没有与土星产生重力交互作用,也有可能变成热木星。


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太阳系中的木星(图源:THE NINE PLANETS)

热木星造成母恒星运动上的摆动,比其他类型的行星更为明显,因此也是最容易发现的系外行星。到目前为止,人类已经发现了数百颗,而这种天体的实际总数要更多。根据天文学家估算,银河系内至少有1000亿颗行星,其中7%是热木星。


热木星下起岩石雨


近期发表在《自然》杂志的一篇论文中,哈勃天文学家小组对热木星WASP-178b的观测进行了描述。

WASP-178b位于距离地球1300光年之外的地方,质量约为木星质量的1.66倍,大小约为木星1.81倍,可见是一颗类木行星。其绕行的是一颗质量为太阳两倍,直径也大约为太阳两倍的恒星,而且WASP-178b距离母恒星的距离只有0.0558个天文单位,因此,其表面温度达到了2177℃,这样的温度足以将岩石融化甚至汽化。


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艺术插图:气态巨行星的大气(来源:ESO/M.Kornmesser)

如此极端的热木星又被叫做超热木星,天文学家通过哈勃望远镜观测发现,在白天的一面,大气层是无云的,富含一氧化硅气体。由于这颗行星的一侧永远面对着它的恒星,所以炙热的大气层以超每小时2000英里的超级飓风速度向夜间一侧呼啸而去。过晨昏线后,一氧化硅冷却到足以凝结成岩石并从云层中降下,形成了岩石雨。

其实,不光有岩石雨,天文学家在观测中还发现,在640光年外有一颗下着金属雨的热木星。

研究这些热木星的大气层,让天文学家能够更好地了解我们银河系中遥远世界所发生的多样性、复杂性和奇异的化学作用。

文字 | 现代快报+记者 胡玉梅 阿里亚 储希豪


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