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天文學家利用哈勃望遠鏡捕捉了一顆極端系外行星2M1207b的大氣亮度變化情況,以此觀測了它的自轉速度。這是首次使用直接成像技術完成對大型系外行星自轉進行測量。

圖解:我們擁有褐矮星 2M1207(中心)和它附近較模糊物體的成像,角距為778毫弧秒,它還被發現者命名為“巨型行星候選體”,而且這可能是人類擁有的第一張系外行星的照片。我們需要進一步觀察,特別是它在天空中相對於2M1207的運動,這對於確定它真正的性質是必不可少的。這張照片是用位於帕拉納爾天文臺的8.2米VLT Yepun望遠鏡拍攝的三張近紅外照片。

具體而言,它是褐矮星2M1207(藍白色)和行星2M1207b(紅色)的合成影象,位於人馬座,距離地球170光年。這張照片是根據三次近紅外曝光(H波段、K波段和L波段)和位於帕拉納爾天文臺8.2m VLT Yepun望遠鏡的NACO自適應光學裝置拍攝的。資料來源:歐洲南方天文臺。

隨著時代發展,我們開始了解了至少2065顆迄今被發現的系外行星中的一些,儘管它們距離遙遠,而且接近它們的主恆星發出耀眼的光。行星2M1207b的品質是木星的四倍,所以被稱作超級木星。超級木星的存在填補了接近木星品質的行星和褐矮星之間的空白。它們的品質大約是木星的80倍,但它們的大小几乎與木星相同,因為重力將物質壓縮成一個密度更大、更緊湊的球體。

圖解: 2M1207b距離地球170光年,圍繞一顆距離50億英里的褐矮星執行,相比之下,木星距離太陽大約5英里。你會經常聽到棕矮星被描述為失敗的恆星,因為它的品質不足以支撐氫聚變在它的核心中像在我們的太陽和其他主序恆星中那樣發生。

研究人員利用哈勃精密的解析度來精確測量這顆行星在自轉過程中的亮度變化,確定了其自轉是每十個小時一週,這與木星的自轉速度幾乎相同。了解一顆行星的自轉固然令人著迷,但這顆非凡的系外行星裡還藏著更多的奧祕。哈勃的資料為研究它的自轉提供了理論依據,同時也顯示了行星上斑片狀的、無色的(可能是白色)雲層的存在,這些雲的外形可能很普通,但它們的組成卻一點兒也不普通。

圖解:系外行星2M1207b與太陽系行星木星作比較,儘管它的品質是木星的四倍,但重力壓縮了它的物質,使它相對較小。資料來源:維基百科/奧達隆

這顆行星在紅外線下看起來很亮,因為它很年輕(大約有1000萬年的歷史),而且仍然在收縮,釋放出重力勢能,釋放的能量會從內部向外加熱它。所有這些額外的熱量使得2M1207b的大氣溫度足以形成由蒸發的岩石組成的“雨雲”。岩石冷卻後會形成與香菸煙霧相似大小的微粒。而且在大氣的深處, 鐵滴正在形成並像雨一樣落下,當它們進入大氣的低層時,最終蒸發掉。

亞利桑那大學的週一凡(音譯)說:因此,在高海拔地區會降下玻璃雨,而在低海拔地區則會降下鐵雨。它的大氣溫度大約在2200到2600華氏度之間,所以2M1207b上每天都很熱。

木星和土星釋放的熱量比它們從太陽接收到的熱量多,因為雖然它們的年齡是太陽的450倍,但它們也在收縮。就像你年齡越大,就越能冷靜下來。

我們太陽系的所有行星各自的品質相比太陽品質都只有太陽品質的一小部分。即使是強大的朱庇特也比它小一千倍。但與褐矮星的品質相比,超級木星是重量級的,其品質僅為褐矮星的5-7倍。儘管木星和其他行星是由圍繞在早期太陽周圍的塊狀圓盤狀物質中灰塵和岩石的累積形成的,但人們認為2M1207b和它的伴星可能是在兩個獨立圓盤的引力坍縮過程中形成的。

這顆超級木星將是詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的理想目標,該太空望遠鏡為2018年發射的紅外線進行了優化。韋伯擁有更大的反射鏡,21英尺(6.5米) ,它將幫助天文學家更好地確定這顆系外行星的大氣成分,並根據亮度變化繪製出更詳細的地圖。

整理出2M1207b的大氣和自轉的細節後,我們進入了一個極其陌生的世界,而這樣的世界在我們的太陽系中從未出現過。我感覺就像在星際飛船企業號上訪問遙遠的世界。只是這使更好的,因為這是真實存在的。

參考資料

1.維基百科全書

2.天文學名詞

3. universetoday-北海

  • mRNA疫苗可誘導對SARS-CoV-2及其多種擔憂的變體的持久免疫記憶
  • 發現“宇宙牆”,厚達35億光年,宇宙之外還有什麼