哈勃和斯皮策揭露中等大小行星大气层的面纱

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The NASA's two space telescopes (the Hubble Space Telescope and the Spitzer Space Telescope) work together to identify for the first time a detailed chemical "fingerprint" of a planet between the Earth and Neptune. Such planets are not found in the solar system, but they are common around other stars.

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The illustration in this artist shows the theoretical internal structure of the exoplanet GJ 3470 b, which is different from any planet found in the solar system. The planet is 12.6 times the mass of the Earth, larger than Earth but smaller than Neptune. Unlike Neptune, which is 3 billion miles from the Sun, GJ 3470 b may be a dry rock object formed very close to its red dwarf. Then, under the action of gravity, it adsorbs hydrogen and helium from the ring of the ring, forming a thicker atmosphere. The ring of stars has dissipated billions of years ago and the planets have stopped growing. The illustration below shows what the ring stellar disk system might look like a long time ago. NASA's Hubble Space Telescope and Spitzer Space Telescope conducted a chemical analysis of the composition of the GJ 3470 b's clear and thick atmosphere and found clues about the origin of the planet. There are many planets of this quality in our galaxy.

Copyright: NASA, European Space Agency (ESA) and L. Hustak (Space Telescope Science Institute, abbreviated STScI)

Gliese 3470 b Planet (also known as GJ 3470 b), between the Earth and Neptune, has a huge rock core buried deep in the high-pressure atmosphere of hydrogen and helium. The planet weighs 12.6 times the mass of the Earth, larger than Earth, but smaller than Neptune (the mass of Neptune is 17 times greater than the mass of the Earth).

xx美国宇航局的开普勒太空望远镜发现了许多类似的行星,其任务于2018年结束。事实上,我们银河系中80%的行星都可能落在这个质量范围内。然而,研究人员表示,到目前为止,天文学家能够了解这样一颗行星的化学特性。

通过列出GJ 3470 b大气含量,天文学家可以找到关于地球的性质和起源的线索。

加拿大蒙特利尔大学的BjrnBenneke说:“从行星形成的角度来看,这是一个重大发现。行星的轨道非常接近恒星,其质量远小于木星(木星)的质量。质量是地球质量的318倍),但它成功地积累了原始的氢/氦气氛,基本上没有受到较重元素的污染。太阳系中没有这样的物体,这就是它的眼睛 - 捕捉.“

天文学家利用美国宇航局的哈勃太空望远镜和斯皮策太空望远镜的多波长合成能力对GJ 3470 b的大气进行了首次研究。

该研究是通过测量GJ 3470 b行星在其主星前方的运行时间(运行时间)以及当行星经过其主星(日食)后反射光的损失来进行的。在太空望远镜中观察到总共12个过境日和20个日食。基于光分析化学指纹的科学被称为“光谱学”。

本内克说:“这是我们第一次获得这样一颗行星的光谱特征。”但他不知道如何对地球进行分类。它应该被称为“超级地球”还是“海王星”?或者其他什么名字?

巧合的是,GJ 3470 b行星的气氛基本上是清晰的,只有薄雾,这使得科学家们能够深入探测大气层。

Benneke说:“我们期望大气中含有大量重元素,如氧气和碳,这些元素正在形成丰富的水蒸气和甲烷气体,就像我们在海王星上发现的那样。相反,我们实际上发现了大气层的重量。实际上非常低,其成分类似于富含氢/氦的太阳的成分。“

其他被称为热木星的系外行星被认为远离它们的恒星形成,随着时间的推移,它们逐渐向主星移动。但是Benneke说,这个星球似乎正在形成目前的位置。

根据Benneke的说法,最合理的解释是GJ 3470 b出生在红矮星附近,大约是太阳质量的一半。他假设GJ 3470最初是一块干燥的岩石,当它的主星非常年轻时,它迅速吸收原始气体盘中的氢气。这张光盘被称为“原行星盘”。

Benneke说:“我们发现的天体能够吸收原行星盘上的氢气,但它并没有发展成一个热的木星。这是一个非常有趣的系统。”

Benneke说:“一个可能的解释是,在行星进一步扩张之前,光盘已经消散。所以行星不再生长成海王星。”

由于詹姆斯韦伯太空望远镜对红外线的前所未有的敏感性,美国宇航局即将推出的詹姆斯韦伯太空望远镜将能够探测到GJ 3470 b的更深层气氛。在詹姆斯韦伯太空望远镜上研究仪器的美国和加拿大团队已经对这一新发现产生了很大的兴趣。他们将观察到GJ 3470 b在大气烟雾变得越来越透明的波长下的过渡和日蚀。

哈勃太空望远镜是NASA和ESA的国际项目。美国宇航局位于美国马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心负责管理哈勃太空望远镜。位于美国马里兰州巴尔的摩的太空望远镜科学研究所负责哈勃太空望远镜的科学运行。 STScI由美国宇航局由华盛顿特区的联合大学天文研究所运营。

位于加利福尼亚州帕萨迪纳的喷气推进实验室为华盛顿特区的美国宇航局科学任务委员会管理斯皮策太空望远镜任务。位于加利福尼亚州帕萨迪纳的加州理工学院的斯皮策科学中心负责科学运营。 Space Operations总部位于科罗拉多州利特尔顿的洛克希德马丁航空航天系统公司。数据存档于加州理工学院红外过程分析研究中心(IPAC)的红外科学档案馆。加州理工学院负责管理美国宇航局的喷气推进实验室。

资料来源:https://www.nasa.gov/feature/goddard/2019/atmosphere-of-mid-size-planet-revealed-by-hubble-and-spitzer