系外行星 WASP-76b 夜景的艺术想象图。 (ESO/M. 谷物博览会)
在距离地球 640 光年的双鱼座里,坐落着一颗地狱行星。
气态巨行星 WASP-76b 以仅 1.8 天的极短轨道绕恒星运行,那些日子非常残酷,温度超过 2,400 摄氏度(4,350 华氏度)——热得足以使铁蒸发。
但根据一项新的研究,当白天变成夜晚时,温度足够低,铁蒸气会再次凝结成灼热的液体,然后像雨点一样落向地球内部。
“可以说这个星球在晚上会下雨,除了铁雨,”天体物理学家大卫·埃伦里奇说瑞士日内瓦大学教授。
WASP-76b,他的发现是早在2016年就宣布,是一种称为热木星。 它的质量比,但更加臃肿和蓬松,大约是木星大小的1.8倍。
漫画风格的插图显示了 WASP-76b 的傍晚边界。(Frederik Peeters)
它距离恒星也只有大约 500 万公里,恒星比我们的太阳更大、更热——质量是太阳的 1.5 倍,大小是太阳的 1.8 倍,温度约为 6,329 开尔文(太阳是5,778 开尔文)。
因此,这颗系外行星不仅受到比地球受到的太阳辐射强数千倍的灼热辐射,而且潮汐锁定。 这是指绕轨道运行的天体的一侧始终面向其绕轨道运行的物体 - 例如,与地球潮汐锁定。
就 WASP-76b 而言,这意味着一侧永远处于白天,而另一侧则永远处于黑夜,两者之间存在显着的温差。 白天温度约为 2,400 摄氏度(4,350 华氏度),夜间温度约为 1,500 摄氏度(2,730 华氏度)。
这并不是迄今为止发现的最热的系外行星——这顶王冠被 KELT-9b 佩戴着,一颗如此热的系外行星它实际上正在蒸发- 但这绝对是更极端的情况。
模型表明,在像 WASP-76b 这样的行星上,两侧的极端温差应该会产生强风。 这以及行星的自转,应该将铁蒸气推到行星周围,白天一侧的原子应该重新组合成夜晚一侧的分子。
然而,支持这一预期的证据——例如化学梯度——尚未获得。 因此,埃伦瑞奇和他的团队决定仔细研究一下。 具体来说,他们想研究终结者——黑夜和白天之间的界线——看看它们是否表现出不对称的化学反应。 这也支持了金属雨理论。
他们使用高色散光谱来分析行星边缘周围的光,寻找光谱中表明某种元素阻挡了部分光的特征。 他们找到了。 在傍晚的终结者——白天变成黑夜的地方——他们发现了强烈的铁蒸气特征。
在早上的终结者——夜晚变成白天——这个签名消失了。 这是支持铁雨的有力证据,因为液态铁是最稳定的高温含铁凝结物。
“观测表明,WASP-76b 热天一侧的大气中铁蒸气含量丰富,”天体物理学家玛丽亚·罗莎·萨帕特罗·奥索里奥说西班牙天体生物学中心。
“由于地球的自转和大气风,一小部分铁被注入到夜间。在那里,铁遇到更凉爽的环境,凝结,然后下雨。”
然后,因为铁已经从高层大气中降下来,所以它不会以蒸气的形式重新出现在早晨的终结者上。
现在该团队的观测已经返回结果,或许可以对其他热木星进行类似的观测,寻找金属雨的迹象。 当然,每个人都对高科技詹姆斯韦伯太空望远镜观测不同系外行星大气层的能力寄予厚望。 它将于明年推出。
天文学家已经发现系外行星刚玉云- 红宝石和蓝宝石的组成部分 - 以及另一个有铁云。 我们迫不及待地想看看宇宙中还有哪些古怪的天气。
该研究发表于自然。