天文学家发现WASP-18b能够平息无水平流层

时间：2021-07-16 12:52:14 来源：

由NASA领导的科学家小组确定WASP-18b是“热木星”，距地球325光年，其平流层中充满了一氧化碳或一氧化碳，但没有水的迹象。

一个由美国国家航空航天局（NASA）领导的小组发现了证据，证明超大行星WASP-18b被包裹在充满一氧化碳且无水的令人窒息的平流层中。这些发现来自对哈勃望远镜和斯必泽太空望远镜进行的观测的新分析。

行星大气中平流层的形成归因于类似于“防晒霜”的分子，该分子吸收来自恒星的紫外线和可见辐射，然后以热能的形式释放出来。这项新的研究表明，“热木星” WASP-18b是一个非常靠近其恒星运行的巨大行星，其组成与众不同，而且这个世界的形成可能与木星以及天然气的形成都大不相同。其他行星系统中的巨人。

美国宇航局戈达德太空飞行中心的凯尔·谢泼德（Kyle Sheppard）说：“ WASP-18b的构成不符合所有期望。”该论文的主要作者发表在《天体物理学杂志快报》上。“我们不知道其他任何一氧化碳如此完全占据上层大气的太阳系外行星。”

在地球上，臭氧吸收平流层中的紫外线，从而保护我们的世界免受许多太阳有害辐射的影响。对于少数具有平流层的系外行星，吸收剂通常被认为是一种分子，例如二氧化钛（一种二氧化钛的近亲），在地球上用作涂料颜料和防晒成分。

研究人员查看了距离地球325光年的WASP-18b的数据，作为寻找平流层系外行星的调查的一部分。反复观察到质量为10颗木星的重量级行星，这使天文学家能够积累相对大量的数据。这项研究分析了来自存档的哈勃数据的五个月食和来自斯皮策的两个月食。

从行星大气层发出的红外波长的光，超出可见区域，就可以识别水和其他一些重要分子的光谱指纹。分析显示，WASP-18b的指纹很奇特，与迄今为止检查过的任何系外行星都不一样。为了确定最可能匹配的分子，研究小组进行了广泛的计算机建模。

“该数据的唯一一致的解释是，除了存在平流层以外，WASP-18b大气中一氧化碳过剩，水蒸气极少，”该大学研究报告的合著者Nikku Madhusudhan说。剑桥大学“这种罕见的因素组合为我们对系外行星大气中理化过程的理解开辟了新窗口。”

研究结果表明，WASP-18b在平流层中有热的一氧化碳，在下面的称为对流层的大气层中有较冷的一氧化碳。该团队通过检测两种类型的一氧化碳特征信号来确定这一点，一种是在约1.6微米波长处的吸收特征，另一种是在约4.5微米波长处的发射特征。这是研究人员首次在系外行星大气层中检测到单一分子的两种指纹。

从理论上讲，另一个可能适合观察的是二氧化碳，它具有相似的指纹。研究人员排除了这一点，因为如果有足够的氧气形成二氧化碳，那么大气中也应该有一些水蒸气。

为了产生团队看到的光谱指纹，WASP-18b的高层大气必须充满一氧化碳。与其他炽热的木星相比，该行星的大气中可能含有300倍于“金属”或比氢和氦重的元素。这种极高的金属性表明WASP-18b在形成过程中可能比木星积累了更多的固态冰，这表明它可能没有其他热木星那样形成。

系外行星科学家阿维·曼德尔（Avi Mandell）表示：“詹姆斯·韦伯太空望远镜和其他未来的天基观测站的预期发射将使我们有机会继续使用功能更强大的仪器，并继续探索其中的惊人系外行星。”在戈达德（Goddard）和该论文的第二作者。

PDF纸本副本：热木星WASP-18b在白天进行热转化和高金属化的证据

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