天天熱議:研究：距離65光年的超熱“超級地球”系外行星可能沒有大氣層

“超級地球”是一類不同于我們太陽系中任何行星的行星。它們的質量比地球大，但不超過其質量的10倍。這意味著它們的質量比地球大，但又比海王星和天王星這樣的冰冷氣態巨行星輕。它們可以由氣體、巖石或兩者的組合組成。

關鍵事實天文學家通常通過觀察行星在經過其宿主恒星前時阻擋了多少光線來發現和研究系外行星，這種技術被稱為“凌日法”。GJ 1252 b是一顆距離地球約65光年的系外行星，其半徑是地球的1.18倍，于2020年被美國宇航局的凌日系外行星調查衛星（TESS）用這種方法發現。這項新研究中的天文學家在斯皮策太空望遠鏡退役前對這顆系外行星進行了觀測，并能夠近距離觀察這顆行星和它的大氣。

利用斯皮策望遠鏡，研究小組檢測到了次蝕。這發生在一顆行星經過一顆恒星后面時，行星的光線被阻擋。行星的光線來自于其自身的紅外輻射（或熱量），以及從恒星反射的光線。

(資料圖)

尋找宇宙中生命跡象的天文學家們關注系外行星的一些不同細節。這些細節中有許多是系外行星和地球之間的比較，因為地球仍然是我們已經確認存在生命的唯一行星。

GJ 1252 b并不比地球大多少。然而，它的溫度要高得多，因為它離它的恒星更近。此外，正如天文學家在這項研究中發現的那樣，它缺乏很多大氣層。

天文學家和研究報告的共同作者、馬克斯-普朗克天文研究所系外行星大氣物理學部主任Laura Kreidberg說：“我們剛剛開始了解巖質行星能夠保持其大氣層的頻率，以及在什么情況下。這一測量結果表明，對于最熱的行星，厚厚的大氣層通常不太可能存在。”

為了確定這顆系外行星的大氣層（如果有的話）可能是什么樣的，天文學家測量了GJ 1252 b的紅外輻射，因為它的光線在一次次的日食中被遮擋。這些觀測結果揭示了這顆行星炙熱的白天溫度，估計高達2242華氏度（1228攝氏度）。事實上，GJ 1252 b是如此之熱，以至于金、銀和銅都會在這顆行星上融化。

這個系外行星的預期溫度，與大氣模型相比，表明它的表面壓力可能低于10bar （作為參考，地球的表面壓力約為1bar ）。雖然這顆行星的炙熱溫度將使大氣層難以長期穩定，但這顆系外行星可能有一個密度像地球的大氣層，一個密度比地球高10倍的大氣層，甚至沒有任何大氣層。

鑒于其極端的溫度和低的表面壓力，這個團隊的天文學家們預測，GJ 1252 b可能根本沒有大氣層。這是目前科學家對其大氣層有如此清晰認識的最小的系外行星。

GJ 1252b是一顆系外行星，它首先被TESS探測到，然后在2020年望遠鏡任務結束之前，用斯皮策望遠鏡進行了更徹底的調查。隨著使用詹姆斯-韋伯太空望遠鏡（JWST）的進一步探索，研究人員可以對這顆行星的大氣層進行更嚴格的限制，這是一種令人興奮的可能性。

“當時，斯皮策是已知宇宙中唯一能夠進行此類測量的設施。現在，斯皮策已被關閉，但JWST就在那里，在這些波長下，它比斯皮策要敏感得多。因此，我們用斯皮策做的困難的事情，現在我們可以開始用JWST輕松地完成，而且是對更多數量的巖質行星，”Crossfield說。

“JWST的紅外觀測有可能揭示出像這樣的熱的巖石行星的表面特性。不同類型的巖石有不同的光譜特征，所以我們有可能了解到GJ 1252b是由什么類型的巖石構成的，”Kreidberg補充說。

用JWST進一步研究GJ 1252 b對科學家來說是一種令人興奮的可能性，因為確認這樣一顆小而熱的系外行星上有大氣層是非常有趣的，因為探索像這樣一顆完全沒有大氣層的行星的組成也是非常迷人的。

由Crossfield領導的堪薩斯大學的一個小組領導了這項研究，發現了關于GJ 1252b大氣層的奇怪的新細節。 這項研究發表在《天體物理學雜志通訊》上。