NASA团队在实验室“重建”热木星系外行星大气层

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通常情况下,天文学家必须拼凑不同的线索,以了解系外行星的大气层是由什么组成的。当这些行星在主恒星前方经过时,它们发出的一小部分光线首先穿过行星的大气层,并与大气相互作用。这些气体在科学家得到的光线中留下了线索。此外还可以考虑其他因素,例如它们接收的热量、光线和辐射量。但这还不足以全面了解,因此JPL团队着手在地球上重建可能的系外行星大气层。

在这项研究中,研究人员专注于研究“热木星”。热木星指其公转轨道极为接近其宿主恒星的类木行星,它们的大气层温度很高。由于距离很近,热木星轨道周期通常不长于10天。热木星的最高温度可达到5000°F(2760°C)。

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为了重现这种极端的环境,JPL团队开始使用宇宙中常见的基本气体混合物:主要是氢气,含有0.3%的一氧化碳。为了模拟恒星对大气层的影响,研究人员随后将气体加热到620°F-2240°F(327°C—1227°C),并将其暴露在高水平的紫外线下。

测试揭示了一些关于可能的系外行星大气层的新细节。对实际行星的观测表明,即使在无法形成云层的低压下,它们的大气通常也是不透明的。由于紫外线形成有机气溶胶 – 空气中的固体颗粒,团队的人造大气层也变得不透明。

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“这一结果改变了我们解释那些朦胧热木星大气层的方式,”该研究的第一作者Benjamin Fleury表示。“展望未来,我们要研究这些气溶胶的性能。我们希望更好地了解它们是如何形成的,它们是如何吸收光线以及它们对环境变化的响应方式。所有这些信息可以帮助天文学家了解他们观察这些行星。”

该团队计划继续尝试重建其他系外行星大气层,使用专门设计的烤箱,可以将温度调至更高,并允许它们控制压力。

这不是第一次在地球上重建外星环境。去年,另一个NASA团队模拟了土卫六的液态甲烷海洋,以测试太空潜艇的设计。

该研究发表在《天体物理学》杂志上。

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