熱木系外行星夜晚側的溫度竟然出奇相近

熱木系外行星夜晚側的溫度竟然出奇相近


加拿大魁北克省麥基爾大學(McGill University)天文學家迪倫·基廷(Dylan Keating)和尼古拉斯·考恩(Nicolas Cowan)等人分析史匹哲太空望遠鏡(Spitzer Space Telescope)和哈勃太空望遠鏡觀測的十二顆熱木(hot Jupiter)系外行星資料,結果發現它們背對母恆星的夜晚一側的溫度幾乎一致,約為攝氏800°左右,讓這些天文學家相當意外,因為這意味著氣體巨行星的夜晚面有著由相似礦物岩石組成的雲層。

熱木系外行星是非常靠近母恆星的氣體巨行星,因此其公轉周期非常短,通常在三天以下,且熱木星通常處在潮汐鎖定狀態(tidal lock),始終以同一面面對母恆星,如同月球相對於地球一樣。距離近且始終以同一面面對母恆星,使得熱木系外行星的白晝一側被母恆星炙烤至極高溫的程度。但天文學家之前曾測量過熱木星夜晚面仍明顯很熱,顯示白晝面和夜晚面之間有某種能量傳輸機制。

大氣環流模型預測的熱木系外行星夜晚面的溫度,彼此間的差異應該會比實際上觀測到的還大,這讓基廷等人很訝異,因為他們研究的熱木星,接收到的母恆星輻射量並不相同,其白晝面的溫度差異就已經接近攝氏1700°了。基廷等人認為:夜晚面的溫度可能來自極端熾熱大氣中被汽化的岩石凝結過程釋出的熱量;但現在卻發現它們夜晚面的溫度居然幾乎一致,代表了這些行星夜晚面有著成分非常近似的雲層。從觀測資料來看,雲層的成分很可能是硫化錳(manganese sulfide)或矽酸鹽(silicates)類的礦物或岩石。

不管在那個天體世界,雲層形成的基本物理應該都是相同的,所以研究熱木系外行星夜晚面的雲層形成過程,能讓科學家們也能順帶瞭解包括地球在內的宇宙其他天體上的雲層會如何形成。所以未來可以透過詹姆斯·韋伯太空望遠鏡(James Webb Space Telescope)、歐洲太空總署的大氣遙感紅外系外行星大範圍測量(Atmospheric Remote-sensing Infrared Exoplanet Large-survey)任務等的精細觀測,或許可以進一步測定熱木星夜晚面雲層的主要組成成分,並改善系外行星大氣環流與雲層形成的理論模型,而且無論短波長或長波長波段的觀測都能讓科學家推斷系外行星夜晚面的雲層類型。

【圖:麥基爾大學;文:節錄自台北市立天文科學教育館網頁】

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