系外行星大气首现稀有元素铽

系外行星大气首现稀有元素铽KELT-9b是银河系内最热的系外行星，围绕一颗遥远的恒星运行，距离地球约670光年。该天体的平均温度高达惊人的4000℃，自2016年被发现以来，一直令全球天文学家深深着迷。最新研究负责人、隆德大学天体物理学博士生尼古拉斯·博尔萨托表示，他们开发出了一种新方法，可获得有关行星更详细的信息。利用这种方法，他们发现了7种元素，包括稀有元素铽，科学家们此前从未在任何系外行星的大气层中发现过这种元素。博尔萨托说，在系外行星的大气层中发现铽令人惊讶，对这些行星了解越多，未来找到“地球2.0”的机会就越大。系外行星是指位于太阳系外的其他恒星系中的行星。1995年，科学家探测到第一颗围绕类日恒星的系外行星，迄今已经记录了5000多颗系外行星，他们希望能从这些行星中探测到生命的存在。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1357273.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1357273.htm

天文学家在系外行星的大气层中发现已知最重元素

天文学家在系外行星的大气层中发现已知最重元素天文学家发现了迄今为止在系外行星大气中发现的已知最重元素--钡。他们惊讶地发现，在超热气态巨行星WASP-76b和WASP-121b--两颗系外行星--的大气层中高空发现了钡。据悉，这两颗行星是围绕太阳系外恒星运行的行星。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1329447.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1329447.htm

NASA韦伯望远镜首次探测到系外行星大气中的二氧化碳

NASA韦伯望远镜首次探测到系外行星大气中的二氧化碳在过去的几十年里，美国宇航局（NASA）的太空望远镜发现了成千上万颗位于太阳系之外的新行星。但是天文学家们不得不等待下一代先进的天文台来仔细观察这些系外行星，看看它们是否可能孕育着生命的组成部分。该航天局期待已久的詹姆斯·韦伯太空望远镜就是这样一个下一代望远镜。而就在其正式的科学运作的几个月里，它已经取得了新成果：首次探测到了系外行星大气层中的二氧化碳的明确证据。约翰斯·霍普金斯大学研究生、研究小组成员ZafarRustamkulov在一份声明中说：“当数据出现在我的屏幕上时，巨大的二氧化碳特征吸引了我。这是一个特殊的时刻，跨越了系外行星科学的一个重要门槛。”这一发现于周四在《自然》杂志上发表了一篇论文。韦伯的近红外光谱仪分析了穿过巨型气体行星WASP-39b大气层的星光，这是一个巨大的温暖模糊的世界。这颗行星的质量约为木星的四分之一，但直径是木星的1.3倍。分析显示，韦伯望远镜明确地检测到了二氧化碳，众所周知，二氧化碳与地球上的生命有关。虽然在WASP39b上似乎不太可能存在我们所知道的生命，那里的温度始终在1600华氏度（871摄氏度）左右，但科学家们对韦伯的能力展示感到兴奋。研究小组负责人、加州大学圣克鲁兹分校的NatalieBatalha说：“在WASP-39上探测到如此清晰的二氧化碳信号，预示着在较小的、地球大小的行星上探测大气层是个好兆头。”当然，这样的行星更像地球，因此科学家们认为其更有可能成为可以找到支持生命的条件的地方。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1308811.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1308811.htm

韦伯太空望远镜探测到系外行星 K2-18b 上的关键分子

韦伯太空望远镜探测到系外行星K2-18b上的关键分子这幅艺术家的概念图展示了根据科学数据绘制的系外行星K2-18b的样子。K2-18b是一颗系外行星，质量是地球的8.6倍，它围绕着位于宜居带的冷矮星K2-18运行，距离地球120光年。美国国家航空航天局的詹姆斯-韦伯太空望远镜对K2-18b进行了一项新的调查，发现了包括甲烷和二氧化碳在内的含碳分子的存在。甲烷和二氧化碳的大量存在以及氨的缺乏支持了这样一种假设，即在K2-18b的富氢大气层下可能存在一个水海洋。美国国家航空航天局哈勃太空望远镜的观测首次揭示了这颗宜居带系外行星的大气特性，随后的进一步研究改变了我们对该系统的认识。K2-18b围绕着位于宜居带的冷矮星K2-18运行，距离地球120光年，位于狮子座。K2-18b等系外行星的大小介于地球和海王星之间，与太阳系中的任何行星都不同。由于附近没有类似的行星，因此人们对这些"亚海王星"的了解甚少，天文学家们对其大气层的性质也争论不休。亚海王星K2-18b可能是一颗水洋系外行星的说法令人好奇，因为一些天文学家认为，这些世界是寻找系外行星生命证据的理想环境。用韦伯的近红外成像仪和无缝摄谱仪（NIRISS）以及近红外摄谱仪（NIRSpec）获得的K2-18b的光谱显示，这颗系外行星的大气层中含有大量甲烷和二氧化碳，还可能探测到一种叫做二甲基硫醚（DMS）的分子。K2-18b的质量是地球的8.6倍，围绕位于宜居带的冷矮星K2-18运行，距离地球120光年。资料来源：NASA、ESA、CSA、RalfCrawford（STScI）、JosephOlmsted（STScI）、NikkuMadhusudhan（IoA）剑桥大学天文学家、公布这些结果的论文的第一作者尼库-马德胡苏丹解释说："我们的发现强调了在寻找其他地方的生命时考虑各种宜居环境的重要性。传统上，在系外行星上寻找生命的工作主要集中在较小的岩石行星上，但较大的海王星世界明显更有利于大气观测"。甲烷和二氧化碳含量丰富，而氨含量不足，这支持了在K2-18b的富氢大气层下可能存在水海洋的假设。在地球上，只有生命才会产生这种物质。地球大气中的大部分DMS是由海洋环境中的浮游植物释放的。DMS的推断不太可靠，需要进一步验证。"即将进行的韦伯观测应该能够证实K2-18b的大气中是否确实存在大量的DMS，"Madhusudhan解释说。虽然K2-18b位于宜居带，而且现在已知它蕴藏着含碳分子，但这并不一定意味着这颗行星能够孕育生命。这颗行星的体积很大，半径是地球半径的2.6倍，这意味着行星内部很可能含有大量的高压冰幔，就像海王星一样，但是富氢大气层和海洋表面较薄。据预测，海洋世界将拥有水的海洋。不过，也有可能海洋温度过高，不适合居住，或者是液态的。卡迪夫大学的苏巴吉特-萨卡尔（SubhajitSarkar）解释说："虽然太阳系中不存在这种行星，但亚海王星是迄今为止银河系中最常见的行星类型。我们获得了宜居带亚海王星迄今为止最详细的光谱，这使我们能够计算出其大气层中存在的分子"。描述像K2-18b这样的系外行星的大气层--即确定其气体和物理条件--是天文学中一个非常活跃的领域。然而，这些行星在体积大得多的母恒星的耀眼光芒下显得黯然失色，这使得探索系外行星大气层变得尤为具有挑战性。研究小组通过分析K2-18b母恒星穿过系外行星大气层时发出的光线，避开了这一挑战。K2-18b是一颗凌日系外行星，这意味着当它穿过母恒星表面时，我们可以探测到亮度的下降。2015年，NASA的K2任务就是这样首次发现这颗系外行星的。这意味着在凌日过程中，极小一部分星光会穿过系外行星的大气层，然后到达韦伯望远镜这样的望远镜。星光穿过系外行星大气层时会留下痕迹，天文学家可以将这些痕迹拼凑起来，从而确定系外行星大气层中的气体。詹姆斯-韦伯的能力和未来研究"这一结果之所以能够实现，是因为韦伯望远镜的波长范围扩大，灵敏度空前，只需两次凌日就能对光谱特征进行强有力的探测，"马德胡苏丹说。"相比之下，用韦伯望远镜进行的一次凌日观测与用哈勃望远镜在相对较窄的波长范围内进行的八次观测（历时数年）的精度相当。剑桥大学的SavvasConstantinou解释说："这些结果仅仅是对K2-18b进行两次观测的结果，还有更多的观测结果正在进行中。这意味着我们在这里的工作只是韦伯能观测到的宜居带系外行星的早期展示。"研究小组的研究成果已被接受发表在《天体物理学杂志通讯》上。研究小组现在打算利用望远镜的中红外光谱仪（MIRI）进行后续研究，他们希望这将进一步验证他们的发现，并为K2-18b的环境条件提供新的见解。"我们的最终目标是在宜居系外行星上发现生命，这将改变我们对我们在宇宙中的位置的认识，"马德胡苏丹总结道。"在这一探索过程中，我们的发现是朝着更深入地了解水星世界迈出的充满希望的一步。"美国国家航空航天局的詹姆斯-韦伯太空望远镜是世界上最重要的太空科学观测站。它正在揭开太阳系的神秘面纱，眺望其他恒星周围的遥远世界，探索宇宙的神秘结构和起源以及我们在宇宙中的位置。韦伯望远镜是一项国际计划，由美国国家航空航天局（NASA）领导，其合作伙伴包括欧洲航天局（ESA）和加拿大航天局（CanadianSpaceAgency）。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1383333.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1383333.htm

外星大气层系外行星WASP-76b上探测到的"彩虹"会降下熔铁

外星大气层系外行星WASP-76b上探测到的"彩虹"会降下熔铁每种光彩都是独一无二的，这取决于行星大气层的成分和照亮它的恒星发出的光的颜色。WASP-76（WASP-76b的"太阳"）是一颗黄白色的主序星，就像我们的太阳一样，但不同的恒星会产生不同颜色和图案的光辉。图片来源：欧空局，由ATG根据欧空局合同完成。CCBY-SA3.0IGO,已编辑如果系外行星所围绕的"太阳"--恒星发出的光被由完全均匀物质组成的云层反射，就会出现类似彩虹的发光现象。如果这一假设得到证实，这将是在太阳系外首次发现这种现象。这项工作是与欧洲航天局（ESA）和伯尔尼大学（UNIBE）合作完成的，发表在《天文学与天体物理学》（Astronomy&Astrophysics）上。WASP-76b是一颗超热巨行星。它绕其主恒星运行的距离比水星绕太阳运行的距离近12倍，接收到的辐射是地球上太阳辐射的4000多倍。"系外行星被恒星的强烈辐射'膨胀'了。因此，虽然它的质量比我们的表兄弟木星小10%，但它的体积却几乎是木星的两倍，"这项研究的共同作者、联合国大学理学院天文学系助理教授莫妮卡-伦德尔（MonikaLendl）解释说。在地球上形成岩石的元素熔化并蒸发，形成铁云，滴下熔融的铁雨。自2013年被发现以来，WASP-76b一直是天文学家密切关注的对象。一幅奇异的地狱图景已经出现。这颗行星的一侧始终面向恒星，温度高达2400摄氏度。在地球上会形成岩石的元素在这里熔化并蒸发，然后在温度稍低的夜间一侧凝结成铁云，滴下熔融的铁雨。最令天文学家不安的观测结果之一是行星两个终结点之间的不对称。终点线是将行星的白天和黑夜分隔开来的假想线。就WASP-76b而言，观测结果显示，与西侧的终结点相比，来自行星东侧终结点的光量有所增加。为了解开这个谜团，天文学家利用CHEOPS太空望远镜进行了不少于23次观测，历时三年。欧空局的这颗卫星由瑞士驾驶，其科学运营中心设在联合国大学天文学系，它观测到了这颗行星的多次二次食（当它从恒星后面经过时）和几条相位曲线（在这颗行星转一圈的过程中进行连续观测）。艺术家对CHEOPS的印象。图片来源：©ESA/ATGmedialab将这些新数据与其他望远镜（TESS、哈勃和斯皮策）的数据相结合，天文学家们提出了一个令人惊讶的假设，来解释这颗行星东侧多余的光通量："这种意想不到的发光可能是由一种强烈的、局部的和各向异性的反射引起的--即一种取决于方向的反射--我们称之为光辉。"葡萄牙西班牙天文科学研究所（InstitutodeAstrofísicaeCiênciasdoEspaço）的研究员、本研究的第一作者奥利维尔-德曼吉恩（OlivierDemangeon）解释说："这种意想不到的光辉可能是由一种强烈的、局部的、各向异性的反射造成的，即一种取决于方向的反射。"光辉是地球上常见的现象。在金星上也观测到过这种现象。当光线被由完全均匀的水滴组成的云层反射时，就会产生类似彩虹的效果。在地球上，水滴是由水构成的，但在WASP-76b上，这些水滴的性质仍然是个谜。有可能是铁，因为在这颗行星极热的大气层中已经检测到了铁。在WASP-76b上探测到这种现象，在太阳系外尚属首次。在如此遥远的距离上找出其他同样重要的现象。"之所以在太阳系外从未观测到过这种光辉，是因为这种现象需要非常特殊的条件。首先，大气颗粒必须是几乎完美的球形，完全均匀，并且足够稳定，以便长时间观测。这些液滴必须被行星的主星直接照亮，而且观测者--在这种情况下，CHEOPS--必须处于正确的位置，"OlivierDemangeon解释说。不过，还需要更多的数据来证实，WASP-76b东侧终结者上这一令人好奇的过量光是一种光辉。这种确认将证明存在由完美的球形液滴组成的云层，这些液滴至少已经存在了三年，或者正在不断地自我更新。要使这样的云层持续存在，大气层的温度也必须长期保持稳定--这是对WASP-76b上可能发生的事情的一个引人入胜的详细了解。在如此遥远的距离上探测到如此微小的现象，将使科学家和工程师们能够发现其他同样重要的现象。例如，液态湖泊和海洋对星光的反射--这是宜居性的一个必要条件。编译自:ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1427176.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1427176.htm

天文学家正研究奇特灼热系外行星WASP-76 b的化学元素构成

天文学家正研究奇特灼热系外行星WASP-76b的化学元素构成由博士StefanPelletier领导的国际团队蒙特利尔大学Trottier系外行星研究所的学生最近宣布，他们对极热的巨型系外行星WASP-76b进行了详细研究。使用双子座北望远镜上的MAROON-X仪器，该团队能够识别并测量地球大气中11种化学元素的丰度。其中包括形成岩石的元素，其丰度甚至不为太阳系中的巨行星（例如木星或土星）所知。该团队的研究发表在《自然》杂志上。Pelletier说：“数百光年外的系外行星能够教会我们一些本来不可能了解我们自己的太阳系的东西，这种情况确实很少见。这项研究就是这种情况。”此处描绘的超热巨型系外行星WASP-76b是一个非常热的世界，其轨道非常靠近其巨星。图片来源：国际双子座天文台/NOIRLab/NSF/AURA/J一个巨大、炎热、陌生的世界WASP-76b是一个陌生的世界。它达到极端温度是因为它非常接近其母星，这是一颗距离双鱼座634光年的大恒星：大约比水星到太阳的距离近12倍。它的质量与木星相似，但体积几乎是木星的六倍，因此相当“膨胀”。自从2013年广角行星搜索(WASP)计划发现它以来，许多团队对其进行了研究并确定了其大气中的各种元素。值得注意的是，在2020年3月《自然》杂志上发表的一项研究中，一个团队发现了铁特征，并假设地球上可能存在铁雨。意识到这些研究价值后，Pelletier开始利用夏威夷双子座北8米望远镜（国际双子座天文台的一部分）上的MAROON-X高分辨率光学摄谱仪对WASP-76b进行新的独立观测，由NSF的NOIRLab运营。“我们认识到，强大的新型MAROON-X摄谱仪将使我们能够以任何巨行星前所未有的详细程度研究WASP-76b的化学成分，”该研究的合著者、UdeM天文学教授BjörnBenneke说道。StefanPelletier博士研究导师。StefanPelletier及其同事使用双子座北望远镜评估超热系外行星WASP-76b的大气成分。图片来源：国际双子座天文台/NOIRLab/NSF/AURA/PHorálek（奥帕瓦物理研究所）与太阳相似的构图在太阳内部，元素周期表中几乎所有元素的丰度都是非常准确的。然而在巨行星中只有少数元素是这样的，它们的成分仍然受到很少的限制。这阻碍了对这些行星形成机制的理解。由于WASP-76b距离恒星如此之近，其温度远高于2000°C。在这些温度下，许多通常在地球上形成岩石的元素（如镁和铁）被蒸发并以气态形式存在于高层大气中。研究这颗奇特的行星可以前所未有地洞察巨行星中岩石形成元素的存在和丰富程度，因为在像木星这样较冷的巨行星中，这些元素在大气层中的位置较低而无法检测到。Pelletier和他的团队在这颗系外行星的大气中测量到的许多元素的丰度——例如锰、铬、镁、钒、钡和钙——与其宿主恒星以及我们太阳的丰度非常接近。这些丰度不是随机的：它们是大爆炸的直接产物，随后是数十亿年的恒星核合成，因此科学家测量到所有恒星中的成分大致相同。然而，它与像地球这样的岩石行星的组成不同，后者的形成方式更为复杂。这项新研究的结果表明，巨行星可以保持其形成的原行星盘的整体组成。其他元素的耗尽非常有趣然而，与恒星相比，行星中的其他元素都被耗尽了——Pelletier发现这一结果特别有趣。“WASP-76b大气中似乎缺失的这些元素恰恰是那些需要更高温度才能蒸发的元素，比如钛和铝，”他说。“与此同时，那些符合我们预测的元素，如锰、钒或钙，都会在稍低的温度下蒸发。”研究小组的解释是，观测到的巨行星高层大气的成分对温度极其敏感。根据元素的凝结温度，它会以气体形式存在于大气的上部，或者凝结成液体形式，并沉入更深的层。当以气体形式存在时，它在吸收光方面发挥着重要作用，可以在天文学家的观测中看到。当它凝结时，天文学家无法检测到它，并且在他们的观测中完全不存在。“如果得到证实，这一发现将意味着两颗温度略有不同的巨型系外行星可能拥有截然不同的大气层。有点像两锅水，一锅水温度为-1°C，是冷冻水，一锅水温度为+1°C，是液态水。例如，在WASP-76b上观察到钙，但在稍微冷一点的行星上可能观察不到。”首次检测出氧化钒Pelletier团队的另一个有趣发现是检测到一种名为氧化钒的分子。这是第一次在系外行星上明确地检测到它，天文学家对此非常感兴趣，因为他们知道它会对炽热的巨行星产生重大影响。“这种分子与地球大气中的臭氧发挥着类似的作用：它在加热高层大气方面非常有效。这导致温度随着高度的变化而升高，而不是像较冷的行星上通常看到的那样降低。”镍元素在这颗系外行星大气层中的含量显然比天文学家的预期更为丰富。许多假设可以解释这一点；其一是WASP-76b可能吸积了来自类似水星的行星的物质。在我们的太阳系中，这颗小型岩石行星由于其形成方式而富含镍等金属。Pelletier的团队还发现，之前研究中报道的WASP-76b东西半球之间铁吸收的不对称性对于许多其他元素也同样存在。这意味着造成这种情况的潜在现象可能是一个全球过程，例如地球一侧存在温差或云层，而另一侧则不存在，而不是像之前建议的那样是凝结成液体形式的结果。确认并利用经验Pelletier和他的团队非常渴望更多地了解这颗系外行星和其他超热巨行星，部分原因是为了证实他们的假设，即温度略有不同的行星上可能存在截然不同的大气层。他们还希望其他研究人员能够利用他们从这颗巨大的系外行星中学到的知识，并将其应用于更好地了解我们自己的太阳系行星以及它们是如何形成的。“一代又一代的研究人员利用木星、土星、天王星和海王星测量的氢和氦丰度来确定气态行星形成理论的基准，”本内克说。“同样，在WASP-76b上测量钙或镁等重元素将有助于进一步了解气态行星的形成。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1369747.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1369747.htm