WASP-39b:迄今最详尽的系外行星大气研究

WASP-39b:迄今最详尽的系外行星大气研究

 虽然这个讯号出现在预期的波段中,但强度却与预期的不同。Barkana等人对此很惊讶,因为这显示若非宇宙曙光时期的辐射量比原本预期的还多,就是此时的气体温度比预期的还冷。不管哪一种解释,都很怪异而意外。

  Barkana等人认为最合理的解释是气体温度比预期冷这一项,他们认为虽然宇宙曙光时期的温度已经很低了,但因为暗物质的关係,使气体温度比理论预测的更低。这也显示暗物质比现行理论认为的还要轻。这项假设,能解释为何数十年来一直没办法直接侦测到暗物质,只能间接地透过重力交互作用来瞭解暗物质。如果这个假设为真,那麽科学家们就能据此设计出一套新的实验设备来「看到」暗物质。

  不过,Barkana等人的研究还有待验证,目前已有其他实验纷纷投入相关研究,或许未来各种计画中的电波望远镜或电波阵列完成设置并投入运作之后,这个研究领域将能有更重要的进展。

WASP-39b的母恆星WASP-39位在室女座方向,是颗类太阳恆星,光谱型G8,质量约为太阳的0.93倍,直径约为太阳的0.895倍,表面温度约5400K,比太阳的5780K稍低一些,距离约700光年。

  WASP-39b被归类为所谓的「热土星(Hot-Saturn)」,和以前常提到的「热木星(Hot-Jupiter)」类似,离母恆星非常近,致使行星表面被加热到炽热程度的系外行星,唯一的差别就是其质量比木星还小一些,与土星近似,故称为「热土星」。WASP-39b本身发现于2011年,质量约为0.28倍木星质量,直径约为木星的1.27倍,距离其母恆星仅0.0486AU,比水星到太阳的0.3AU还近许多,绕其母恆星公转一週只需4.1天左右。有趣的是,WASP-39b被它的母星潮汐锁定,始终一同一面面对其母恆星,这麽近的距离,使其面对母星的白昼一侧的表面温度高达摄氏750度,而因其大气中强劲的疾风将热传递到背对母星的夜晚侧,使其夜半球几乎与昼半球一样热。然而,儘管质量相近,WASP-39b和土星却有许多性质迥异,例如:WASP-39b没有光环,且大气蓬鬆,高空中也没有云层笼罩;这些性质都让哈伯能窥见较深处的大气状况。

  在过滤去除掉母恆星的星光影响后,这些天文学家找到WASP-39b大气中有水汽的明显证据。事实上,WASP-39b的水汽含量是土星的3倍之多。虽然Wakeford等人本来就曾预期会在这颗系外行星大气中发现水汽的存在,但是却不曾想到水汽含量会这麽丰富。而由此,又可推论WASP-39b大气中的重元素含量也会非常丰富。这或许是因为这颗行星曾遭受大量冰质天体撞击的结果;但是,这类撞击事件只可能发生在WASP-39b位在离母恆星比较远处的时候。换言之,WASP-39b的形成地是在远离其母恆星之处,而后才慢慢迁移到现在这般靠近母恆星的地方。Wakeford等人估计:WASP-39b的迁徙过程是个大工程,它的原诞生地和母恆星的距离,大约是现今距离的8倍远。

  天文学家们一般认为可以从研究太阳系以外其他行星系统所获得的反餽,来瞭解我们自己太阳系的形成过程,甚至是人类的起源。然而从WASP-39b和其他众多系外行星的研究中,天文学家瞭解系外行星系统的性质差异比原本认为的还要複杂许多。不同的行星系统,都能提供天文学家行星不同的行星形成与演化的概念。系外行星系统的研究,愈来愈有趣了呢!

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