高温高达880摄氏度。暴风雨般的铁和尘埃云在全球风暴中包围了整个星球。这就是 HR 8799e 上的情况,这是一颗距离 129 光年的系外行星,也是第一颗使用光学干涉测量技术直接研究的行星。
正是由于应用了这项技术,我们才能对地球进行如此详细的分析。显然,据我们所知,没有任何生命形式能够将这颗敌对星球称为家园,但 HR 8799e 确实证明了使用光学干涉测量法来寻找宜居世界的可行性。
直接对系外行星成像首先是一个相当大的壮举。的已确认 3,926 颗系外行星迄今为止,只有少数被直接成像。那是因为它们距离很远,而且通常太暗,在恒星的光芒旁边看不见。
位于智利的欧洲南方天文台甚大望远镜(VLT)是拍摄此类直接图像的望远镜之一,但这些图像太模糊,无法提供有关系外行星状况的更多细节。
现在光学干涉测量数据来自重力仪VLT 提供的分辨率是之前观测的 10 倍,可以对行星的光谱进行更详细的分析,从而揭示其化学成分。
该技术使用多个仪器叠加信号(通常是电磁波,如光学或红外光,或无线电波),从而放大分辨率。这澳大利亚平方公里阵列探路者是一个射电干涉仪, 例如。
GRAVITY 结合了 VLT 的四台八米单位望远镜的功能,成为一台巨型望远镜。结果相当于一台镜子直径约为 100 米(328 英尺)的光学望远镜。
凭借这种令人惊叹的放大效果,天文学家对 HR 8799e 进行了前所未有的观测。
这颗系外行星是围绕这颗年轻恒星运行的四行星系统中最里面的世界人力资源8799。原来是2010年发现使用 WM 凯克天文台直接成像。
根据之前的观察,HR 8799e 相当粗壮——质量是 HR 8799e 的 5 到 10 倍。。它以大约 14.5° 绕恒星运行天文单位(AU) - 与太阳系相比,太阳系大约位于轨道的中间位置和。
我们还知道它是一颗非常年轻的行星,只有大约 3000 万年的历史(与地球 45 亿年的历史相比)。
因此,除了展示光学干涉测量分析行星光谱的能力之外,HR 8799e 或许还可以为行星和行星系统的早期生命提供一些线索。
利用光谱学来识别化学元素的光特征,研究小组确定该行星覆盖着含有铁和硅酸盐(构成岩石的矿物质)的云层。因此,HR 8799e 因温室效应而变得过热。
但这颗行星的大气层却出现了令人惊讶的情况。
“我们的分析表明,HR 8799e 的大气中一氧化碳含量远高于甲烷——这是平衡化学所没有预料到的,”天文学家西尔维斯特·拉库尔说巴黎天文台 - PSL 和马克斯·普朗克地外物理研究所。
“我们可以用大气中的高垂直风阻止一氧化碳与氢气反应形成甲烷来解释这一令人惊讶的结果。”
一氧化碳大气层与铁硅酸盐云的结合产生了巨大的湍流——一场环绕整个行星的狂风风暴,行星从内部发光。
“我们的观察表明,气体球从内部被照亮,温暖的光线在暴风雨般的乌云中旋转,”拉库尔说。
“对流在硅酸盐和铁颗粒云周围移动,这些颗粒云分解并落入内部。这描绘了一颗巨大系外行星诞生时的动态大气,经历着复杂的物理和化学过程。”
天哪,这听起来不是很令人兴奋吗?
该团队正在计划利用 GRAVITY 进行长期后续观测,试图以更高的精度追踪系外行星的轨道,揭示恒星和行星彼此以及系统其他部分的引力影响。
反过来,这将使他们能够以前所未有的精度计算 HR 8799 及其所有行星的质量。活着真是太不可思议了!
该研究发表于天文学与天体物理学。