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地球罕见金属“现身”系外行星大气

2019年05月16日 04:03 来源:科技日报 

  地球罕见金属“现身”系外行星大气

  本报记者 刘 霞

  天闻频道

  KELT-9b是迄今已知最热的系外行星。2018年夏天,瑞士天文学家在其大气层中发现了气态铁和气态钛的“蛛丝马迹”。现在,这些研究人员又在其大气中检测到了气化的钠、镁、铬以及稀土金属钪和钇的痕迹。

  据物理学家组织网5月13日报道,研究人员指出,类似的系外行星可能是一个大宝库,终有一天,他们或能在其上找到生物印记,即生命存在的迹象,以最终探究太阳系的起源和演化历程以及生命的起源。

  “怪异”的系外行星

  自上世纪90年代中期科学家发现第一颗系外行星以来,迄今已有超过3000颗系外行星“现形”。与太阳系中的行星相比,许多系外行星的环境非常极端:炽热的气体巨行星距离其主恒星非常近,有的公转周期仅为几天。

  在我们的太阳系中不存在这样的行星,它们的存在颠覆了有关行星如何形成以及形成原因的认知。

  KELT-9是一颗位于天鹅座、距离地球650光年远的恒星。它的行星KELT-9b就是所谓“热木星”的最极端例证,热木星是指其公转轨道极为接近其主恒星的类木行星。

  由于KELT-9b距离其主恒星很近,使得这颗行星大气的温度高达4000摄氏度。在这样的高温下,所有元素几乎完全蒸发,分子被分解成原子,就像恒星外层出现的情况一样。

  构成该行星大气的原子会吸收光谱中特定颜色的光,每个原子吸收一种独特颜色的光。这些颜色“指纹”可以用安装在大型望远镜上的灵敏光谱仪测量,使天文学家能够分辨距离地球许多光年的行星的大气化学成分。

  研究太阳系起源的宝库

  伯尔尼大学和日内瓦大学的一组研究人员合作使用这种技术,得到了一个有趣的发现。他们在KELT-9b炽热的大气中发现了铁原子和钛原子。

  该团队去年夏天对KELT-9行星系统进行了第二轮观察,目的是确认他们之前的检测结果,同时也寻找可能存在的其他元素。他们总共调查了73个原子,其中包括一些所谓的稀土金属。这些物质在地球上不太常见,但可用于制造先进的材料和设备。

  该研究第一作者、伯尔尼大学的延斯·霍伊梅克说:“我们认为,这颗行星的光谱是一个很好的宝库,在那里可以探测到还未曾在其他系外行星的大气层中探测到的许多元素。”

  经过仔细分析,研究人员在这颗行星的光谱中发现了气化的钠、镁、铬和稀土金属钪和钇的强烈信号,后三者以前从未在系外行星大气层中被确凿地探测到。此外,研究人员还进一步对这些数据进行了分析,估计这些原子在行星大气的什么高度被吸收。更重要的是,研究人员还对大气中高强度的全球风模式进行了深入了解,这些风将物质从一个半球吹向另一个半球。

  霍伊梅克解释说:“通过进一步的观察,未来我们可能会在这颗行星的大气层中发现更多元素,也可能在其他类似行星上发现更多元素。”

  伯尔尼大学教授凯文·亨格补充道:“我们有望借助今天所采用的相同技术,在系外行星上找到所谓的生物印记——即生命存在的迹象,最终,我们希望利用这些研究来探究太阳系的起源和演化历程以及生命的起源。”

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