人類首次發現下「鐵雨」的行星!到底是怎麼回事?

超弦 發佈 2020-03-14T21:10:43+00:00

此時在一個遙遠的系外行星上,它被潮汐鎖定在它的恆星上,它的背面正在下著黑色的傾盆大雨,這些雨就是「鐵」。這顆行星被稱為WASP-76b,距離我們大約390光年,位於雙魚座。它於2013年被發現,是目前已知的唯一一顆圍繞WASP-76恆星運行的行星。這是一個巨大的星球,白天的溫度可

見過下雨的星球,但是下「鐵雨」的星球你見過嗎?

我相信這個神奇的現象實在令人難以置信,但是事實上它真的存在!此時在一個遙遠的系外行星上,它被潮汐鎖定在它的恆星上,它的背面正在下著黑色的傾盆大雨,這些雨就是「鐵」。

這顆行星被稱為WASP-76b,距離我們大約390光年,位於雙魚座。它於2013年被發現,是目前已知的唯一一顆圍繞WASP-76恆星運行的行星。這是一個巨大的星球,白天的溫度可以達到2400攝氏度,這個溫度不僅足以融化鐵,還足以把分子分裂成原子。

發現

這顆行星是由WASP發現的,即廣角搜尋行星儀器。在之前的一項研究中,它被科學家確認為受輻射和膨脹的熱木星。熱木星是一類類似於木星的系外行星,但它們的軌道非常接近它們的主恆星,而且表面溫度非常高。與我們太陽系的行星相比,熱木星是一種奇特的行星類型。但是Wasp-76b明顯比較特殊,即使是在炎熱的木星中,依然是獨樹一幟。

不過這一發現是由歐洲南方天文台(ESO)甚大望遠鏡(VLT)上的ESPRESSO儀器完成的。ESPRESSO負責岩石系外行星的階梯光譜儀和穩定的光譜觀測。這是一種高解析度光譜儀,可以利用VLT上4個8.2米望遠鏡中的一個發出的光。或者它可以在更強的光線下工作,最多可以使用該設施的四個望遠鏡。

「鐵雨」真相

這顆不尋常的行星被潮汐鎖定在它的恆星上。就像我們的月亮一樣,它的晝長和它的年長是一樣的,它繞著它的恆星公轉的時間和它完成一次自轉的時間一樣長。由於它離它的恆星很近,這就導致了一些奇怪和奇異的情況。因為科學家發現朝向恆星的一面受到大量的日曬。但在另一邊是黑暗。這是什麼意思?換句話說,在這顆極端的系外行星的夜面,會降下鐵雨。

這意味著太陽一側的高溫足以將鐵熔化,不是熔化成液體,而是熔化成蒸汽。這也意味著蒸汽化的鐵被風從灼熱的白天吹到涼爽的夜晚,在那裡以雨的形式落下。義大利濃咖啡在傍晚和太陽的一面相遇的地方發現了這種蒸汽。

「然而,令人驚訝的是,在陸地的另一邊,我們並沒有在早上看到鐵蒸汽,」UNIGE的研究人員、ESPRESSO的鉛數據分析師克里斯托夫•洛維斯(Christophe Lovis)表示。「所以我們得出結論是,鐵在夜間凝結了。換句話說,它在這顆極端的系外行星的夜面降下了鐵雨。」

WASP-76b鐵雨的發現可以追溯到2018年,從地球的角度來看,這場鐵雨雖然令人震驚、不同尋常,但與預測相符。據預測,太陽暴曬程度極高的行星將不受雲層影響,並由原子物種主宰。在涼爽得多的夜晚,這些物種預計會重新結合成分子。但這種現象之前從未被檢測到。

在這種情況下,ESPRESSO檢測到了中性點的鐵吸收信號,即尾部的藍移。因此這個現象可以用行星自轉和從炎熱的白天吹來的風的組合來解釋」。另一方面,「在晨光明暗界線附近沒有信號出現,表明鐵原子沒有吸收那裡的星光。」這就引出了唯一真實的結論:「因此,鐵在穿越夜面時必然會凝結。」

結論

WASP-76b和其他熱木星顯示出的熱相位曲線表明,它們是暗面雲。在WASP-76b和類似的熱行星上,這些雲可能是由鐵液滴構成的,因為液態鐵是最穩定的高溫含鐵凝析液。因此,最終可以在WASP-76b的背面降下大量的鐵。

當然,能夠得出這個結論,最大的功臣自然是ESPRESSO,它不僅可以幫助我們發現行星,還可以幫助我們進一步描述已知行星的特徵。多虧了這項技術,我們現在有了一種全新的方法來追蹤最極端的系外行星的氣候。

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