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熱化了?這些“烤爐行星”居然會下岩石雨金屬雨

你猜是什麽星球

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近日,歐洲航天局(ESA)公布了太陽係外 25 顆熱木星的模擬圖,是不是覺得特別美麗?

不過,你可別被這些星球的美麗外表所欺騙。由於距離母恒星非常近,表麵溫度極高,超過 1000 ℃那是很普遍的現象,因此也被稱為 ”
烤爐行星 “。

有趣的是,哈勃天文學家小組發現有一顆熱木星的岩石在高溫下汽化,吹到暗麵冷卻後,竟然下起了奇特的岩石雨。

最容易發現的係外行星

熱木星是一種質量接近或超過木星、公轉周期小於 10 天的係外氣體巨行星。與太陽係木星不同的是,木星軌道半徑是 5
天文單位,成為熱木星的行星軌道與母恒星距離僅僅在 0.5 至 0.015
天文單位以內,也就是說距離最近的甚至隻有幾百萬公裏,而太陽係最內側的水星距離太陽尚且還有 5800 萬公裏。

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熱木星圍繞母恒星公轉(來源:ESA/ATG medialab)

熱木星的軌道離心率都很低,公轉與自轉同周期相同,處於潮汐鎖定狀態,這意味著熱木星的一側總是以同一麵朝向母恒星,溫度極高,而另一側永遠朝向太空,總是黑暗的。《天體物理學》雜誌刊載的最新報告指出,天文學家發現熱木星大氣中普遍存在氧化鈦、氧化釩、氫化鐵等金屬氧化物及氫化物分子,這些大氣物質能夠吸收恒星輻射,導致熱木星的晝夜溫差達到
1000 ℃以上。

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潮汐鎖定(來源:Lingam & Loeb)

關於熱木星的起源,天文學界有兩大觀點:遷移說和原位形成說。其中,遷移說是目前學界流行的理論,認為在恒星係的早期階段,熱木星先是在恒星係凍結線(以母恒星為中心,能讓水、氨、甲烷等揮發物質凝聚為固體顆粒的最小距離)以外由岩石、冰塊、氣體聚合形成。行星形成後,熱木星軌道內移,在距離恒星很近的地方形成穩定軌道。大遷徙假說中指出太陽係木星也曾遷移,如果隨後沒有與土星產生重力交互作用,也有可能變成熱木星。

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太陽係中的木星(圖源:THE NINE PLANETS)

熱木星造成母恒星運動上的擺動,比其他類型的行星更為明顯,因此也是最容易發現的係外行星。到目前為止,人類已經發現了數百顆,而這種天體的實際總數要更多。根據天文學家估算
, 銀河係內至少有 1000 億顆行星 , 其中 7% 是熱木星。

熱木星下起岩石雨

近期發表在《自然》雜誌的一篇論文中,哈勃天文學家小組對熱木星 WASP-178b 的觀測進行了描述。

WASP-178b 位於距離地球 1300 光年之外的地方,質量約為木星質量的 1.66 倍,大小約為木星 1.81
倍,可見是一顆類木行星。其繞行的是一顆質量為太陽兩倍,直徑也大約為太陽兩倍的恒星,而且 WASP-178b 距離母恒星的距離隻有
0.0558 個天文單位,因此,其表麵溫度達到了 2177 ℃,這樣的溫度足以將岩石融化甚至汽化。

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藝術插圖:氣態巨行星的大氣(來源:ESO/M.Kornmesser)

如此極端的熱木星又被叫做超熱木星,天文學家通過哈勃望遠鏡觀測發現,在白天的一麵,大氣層是無雲的,富含一氧化矽氣體。由於這顆行星的一側永遠麵對著它的恒星,所以炙熱的大氣層以超每小時
2000 英裏的超級颶風速度向夜間一側呼嘯而去。過晨昏線後,一氧化矽冷卻到足以凝結成岩石並從雲層中降下,形成了岩石雨。

其實,不光有岩石雨,天文學家在觀測中還發現,在 640 光年外有一顆下著金屬雨的熱木星。

研究這些熱木星的大氣層,讓天文學家能夠更好地了解我們銀河係中遙遠世界所發生的多樣性、複雜性和奇異的化學作用。


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