由于一項結(jié)合了理論模型和哈勃太空望遠鏡觀測的新研究，熱木星——在極其緊密的軌道上圍繞其主恒星運行的巨大氣體行星——正變得不再那么神秘。

雖然之前的研究主要集中在被歸類為“熱木星”的個別世界，因為它們表面上與太陽系中的氣態(tài)巨行星相似，但這項新研究是第一個研究更廣泛的奇怪世界的研究。對群體的研究。

這項發(fā)表于《Nature Astronomy》 的研究為天文學家提供了前所未有的熱木星“實地指南”，并提供了對行星形成的總體見解。這項研究由亞利桑那大學斯圖爾特天文臺的梅根·曼斯菲爾德領(lǐng)導，其他成員包括亞利桑那大學地球與空間探索學院的共同作者和助理教授邁克爾·萊恩，以及博士生林賽·懷瑟和前博士生埃?！ぜ永锊?內(nèi)扎德。

盡管天文學家認為只有十分之一的恒星擁有熱木星型系外行星，但這些外來行星在迄今為止發(fā)現(xiàn)的系外行星中占據(jù)了很大比例，因為它們比其他類型的系外行星要小。就像巖石、類地行星或較小、較冷但更大、更亮的氣體行星。所有熱木星的大小從木星質(zhì)量的1/3 到木星質(zhì)量的10 倍不等，并且它們都以非常近的距離繞其主恒星運行，通常比太陽系最里面的行星水星還要近。在典型的熱木星上，“一年”持續(xù)幾個小時或最多幾天。相比之下，水星需要近三個月的時間才能完成繞太陽的一周。

由于它們的軌道極其接近，大多數(shù)（如果不是全部）熱木星被認為與它們的主恒星高速擁抱，使一側(cè)永久暴露在恒星的輻射下，而另一側(cè)則永遠籠罩在黑暗中。典型的熱木星表面可以加熱到近5,000 華氏度，而“較冷”的樣本則達到1,400 華氏度——熱得足以熔化鋁。

據(jù)悉，這項研究使用了哈勃太空望遠鏡的觀測結(jié)果。盡管哈勃望遠鏡無法直接對這些行星進行成像，但該團隊能夠直接測量熱木星的發(fā)射光譜。

曼斯菲爾德說：“這些系統(tǒng)、這些恒星和它們的熱木星距離太遠，無法解析單個恒星及其行星?！?“我們所能看到的只是一個點——兩者的組合光源。”

曼斯菲爾德和她的團隊使用了一種稱為次食的方法從觀測中提取信息，使他們能夠深入觀察行星的大氣層并深入了解其結(jié)構(gòu)和化學組成。該技術(shù)涉及對同一系統(tǒng)的重復觀測，捕捉軌道上不同位置的行星。

“我們基本上測量來自恒星及其行星的組合光，并將該測量結(jié)果與我們在行星隱藏在恒星后面時看到的結(jié)果進行比較。這使我們能夠減去恒星的貢獻并隔離來自行星的光，盡管我們可以不能直接看到它，”曼斯菲爾德說。

日食數(shù)據(jù)為研究人員提供了對熱木星大氣層熱結(jié)構(gòu)的深入了解，并使他們能夠為每個熱木星構(gòu)建單獨的溫度和壓力分布。然后，該團隊分析了來自每個熱木星系統(tǒng)的近紅外光（這一波長帶剛好超出人類可見范圍），以尋找吸收特征。由于每個分子或原子都有自己特定的吸收特征，就像指紋一樣，通過觀察不同的波長，研究人員可以獲得有關(guān)熱木星化學組成的信息。例如，如果行星大氣層中有水，它就會吸收1.4微米的光，這是哈勃望遠鏡可以很好看到的波長范圍。

“在某種程度上，我們正在使用分子來掃描這些熱木星上的大氣層，”曼斯菲爾德說。 “我們可以利用觀察到的光譜來獲取有關(guān)大氣成分的信息，并且我們還可以獲得有關(guān)大氣結(jié)構(gòu)的信息?！?”

此外，研究團隊還開展了進一步的工作。他們量化了觀測數(shù)據(jù)，并將其與Line 開發(fā)的有關(guān)熱木星大氣中物理過程的模型進行了比較。曼斯菲爾德說，這兩組數(shù)據(jù)吻合得很好，證實了許多基于理論工作的關(guān)于行星特性的預測似乎是正確的。他稱這些發(fā)現(xiàn)令人興奮，因為對此沒有任何保證。

這些結(jié)果表明，所有熱木星——不僅僅是研究中的19 顆——可能含有類似的分子，例如水和一氧化碳，以及少量的其他分子。行星之間的差異主要在于這些分子的相對數(shù)量。結(jié)果還表明，觀測到的每個熱木星之間的吸水特征略有不同。

曼斯菲爾德說：“總的來說，我們的結(jié)果告訴我們，我們可能已經(jīng)解決了這些行星化學中存在的重大問題?！?“同時，每個行星都有自己的化學組成，這也會影響我們在觀測中看到的事物?！?

該論文的合著者萊恩說：“在過去的十年里，關(guān)于熱木星大氣層出現(xiàn)了許多令人興奮和意想不到的發(fā)現(xiàn)。這項調(diào)查的好處是，也許這些世界并不像我們最初預期的那么奇怪。” “它們似乎與我們的模型預測一致?！?

研究人員表示，這些結(jié)果可以用來指導天文學家在觀測以前從未研究過的熱木星時會發(fā)生什么。