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外星沙塵暴:NASA韋伯望遠鏡揭秘VHS1256b行星的高空矽酸鹽雲

外星沙塵暴:NASA韋伯望遠鏡揭秘VHS1256b行星的高空矽酸鹽雲

2023-03-24 Comments 0 Comment

用美國宇航局的詹姆斯-韋伯太空望遠鏡進行觀測的研究人員在一顆遙遠的行星的大氣層中準確地找到了矽酸鹽雲的特徵。大氣層在一天22小時內不斷上升、混合和移動,把較熱的物質帶上來,把較冷的物質推下去。由此產生的亮度變化是如此之大,以至於它是迄今為止已知的變化最大的行星質量物體。

由亞利桑那大學的Brittany Miles領導的團隊還利用韋伯的數據對水、甲烷和一氧化碳進行了異常清晰的探測,並發現了二氧化碳存在的證據。這是有史以來在太陽係以外的行星上一次性確定的最大數量的分子。

Exoplanet-VHS-1256-b-and-Its-Stars-777x437.webp

這顆行星被編為VHS 1256 b,距離大約40光年,在至少一萬年的時間裡圍繞著不是一顆,而是兩顆恆星運轉。Miles說:”VHS 1256 b離它的恆星比冥王星離我們的太陽還要遠四倍,這使得它成為韋伯的一個重要目標。這意味著這顆行星的光線沒有與來自其恆星的光線混合。在其大氣層的更高處,也就是矽酸鹽雲層洶湧的地方,溫度達到了炙熱的1500華氏度(830攝氏度)。”

在這些雲層中,韋伯檢測到了較大和較小的矽酸鹽塵粒,這些塵粒在光譜上顯示。”蘇格蘭愛丁堡大學的合著者Beth Biller指出:”其大氣中較細的矽酸鹽顆粒可能更像煙霧中的微小顆粒。較大的顆粒可能更像是非常熱、非常小的沙粒。”

Exoplanet-VHS-1256-b-Webb-NIRSpec-and-MIRI-Emission-Spectrum-scaled.webp

由亞利桑那大學的Brittany Miles領導的研究小組使用了詹姆斯-韋伯太空望遠鏡上的兩個被稱為光譜儀的儀器,一個在其近紅外光譜儀(NIRSpec)上,另一個在其中紅外儀器(MIRI)上,以觀察VHS 1256 b行星發射的近紅外到中紅外光的廣大部分。他們在上面的光譜上繪製了這些光。

與質量更大的褐矮星相比,VHS 1256 b的重力很低,這意味著它的矽酸鹽雲可以出現並保持在韋伯可以探測到的大氣層的較高位置。它的天空如此動蕩的另一個原因是這個星球的年齡。從天文學角度來看,它相當年輕。自從它形成以來,只有1.5億年的時間–而且它將在幾十億年內繼續變化和冷卻。

在許多方面,研究小組認為這些發現是從一個被研究人員視為數據寶庫的光譜中取出的第一批”硬幣”。在許多方面,他們才剛剛開始確定其內容。Miles說:”我們已經確定了矽酸鹽,但是要更好地了解哪些顆粒大小和形狀與特定類型的雲相匹配,還需要大量的額外工作。這不是關於這個星球的最終說法–它是大規模建模工作的開始,以適應韋伯的複雜數據。”

儘管該團隊觀察到的所有特徵都被其他望遠鏡在銀河係其他地方的行星上發現,但其他研究團隊通常一次只識別一個。加利福尼亞大學聖克魯茲分校的合著者安德魯-斯凱默說:”沒有其他望遠鏡一次為一個目標識別出這麼多特徵。我們從韋伯的單一光譜中看到了很多分子,這些分子詳細描述了這個星球的動態雲和天氣系統。”

該小組通過分析被稱為光譜的數據得出了這些結論,這些數據由韋伯上的兩個儀器收集,即近紅外光譜儀(NIRSpec)和中紅外儀器(MIRI)。由於這顆行星的軌道與它的恆星有如此大的距離,研究人員能夠直接觀察它,而不是使用過境技術或日冕儀來獲取這些數據。

在未來的幾個月和幾年裡,隨著這個團隊–以及其他團隊–繼續篩選韋伯的高分辨率紅外數據,將會有更多關於VHS 1256 b的知識產生。Biller補充說:”用非常少的望遠鏡時間就能獲得巨大的回報,”只用了幾個小時的觀測,我們就有了感覺像是無盡的潛力,可以有更多的發現。”

幾十億年後,這顆行星會變成什麼樣呢?由於它離它的恆星如此之遠,它將隨著時間的推移變得更冷,它的天空可能從多雲過渡到晴朗。

研究人員對VHS 1256 b的觀測是韋伯早期釋放科學計劃的一部分,該計劃旨在幫助改變天文學界對行星及其形成的盤的特徵的能力。

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