在古老恆星的大气中发现氧

在古老恆星的大气中发现氧

来自加州大学圣地亚哥分校,加拿大加纳里亚斯航天研究所(IAC)和剑桥大学的国际天文学家团队,使用10米凯克望远镜上高分辨率的HIRES光谱仪,在恆星J0815+4729大气中检测到大量氧气。这是一颗超低金属量的恆星,位于天猫座,距离地球约7500光年。此发现将提供宇宙早期恆星如何产生氧气和其他元素的线索。

氧是仅次于氢和氦,宇宙中第三丰富的元素,对于地球上的生命很重要,也是地壳的主要元素。但是氧在早期的宇宙中并不存在,它是通过大质量恆星,在其内部的核融合反应所产生的。研究人员Burgasser博士表示,J0815 + 4729是银晕恆星,与太阳这种盘面上的较年轻的恆星不同,它们以球形分佈围绕银河系中心。由于它是古老恆星,使天文学家可以窥视早期宇宙的元素产生。

Burgasser博士及其同事测量了J0815 + 4729大气中16种元素的丰度。其元素显示它是大霹雳之后几亿年就诞生,可能是由银河系最初的超新星所释放的物质形成。HIRES光谱仪的数据还显示出J0815 + 4729拥有非常不寻常的元素比例。如它含有大量的碳,氮和氧,分别是太阳丰度的10%,8%和3%,但其他元素(如钙和铁)的丰度大约只为太阳的百万分之一。在已测量过的银晕恆星之中,也有如此低丰度的铁,却没有如此大量的碳,氮和氧,因此需进一步的研究。

KELT-9b是目前已知的太阳系外行星之中,表面温度最高的热木星,它的轨道离恆星非常近,白天的温度高达摄氏4300度,比许多恆星的表面还要热。已知系外行星的极端温度记录,足以撕裂构成其大气层的分子。

使用NASA的Spitzer太空望远镜(预定于1月底退役)的天文学家发现了证据,显示KELT-9b正对著宿主恆星一侧的氢气被撕裂。这些分子在夜晚稍冷的一侧重新聚集,但当回到白天时,这些分子又重新被撕裂。

芝加哥大学的研究生,发表在Astrophysical Journal Letters上的论文的主要作者Megan Mansfield说:这种行星的温度非常极端,和许多其他系外行星有点不同。

研究人员使用Spitzer太空望远镜来获取温度曲线。数据显示,KELT-9b每1.5天绕其恆星运行一次。它被潮汐锁定,意味著行星的一侧一直面对著宿主恆星。

但是,气体和热量从一侧流向另一侧。电脑模型与Spitzer太空望远镜观测值之间的最佳拟合表明,氢分子在白天被撕裂,然后在一个称为解离和重组(disassociation and recombination)的过程中重新组装。

Megan Mansfield说:如果不考虑氢的离解作用,将会得到每秒60公里的疾风。这似乎不太可能发生。

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