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小身體,大能量,一顆14英寸的小衛星帶你探索行星密碼

2024-06-14科學
#圖文萬粉激勵計劃#用14英寸小衛星研究蒸發到太空中的 "熱木星 "系外行星
立方體衛星上的小型紫外線望遠鏡,一直在觀測熱木星大氣層的蒸發情況。
圖為大氣層被吹散的熱木星。
(圖片來源:歐空局/Alfred Vidal-Madjar(法國國家科學研究中心巴黎天體物理研究所)/美國國家航空暨太空總署)。
在觀察七顆 "熱木星 "的大氣層被吹散的過程中,一顆手提箱大小的立方體衛星發現,這些巨大、臃腫的行星的蒸發速度發生了驚人的變化。
CUTE 是科羅拉多紫外線過境實驗的縮寫,該衛星於 2021 年 9 月發射,在 525 公裏(326 英裏)的高度圍繞地球執行。它配備了一台紫外線 CCD 攝影機,用於觀測巨型系外行星淩日。
熱木星是像木星一樣的氣態巨行星,只是隨著時間的推移,它們遷移到了離各自恒星更近的地方,最終的軌域距離只有幾百萬公裏。由於距離恒星如此之近,熱量導致這些行星大氣中的瓦斯膨脹。大氣層越熱,行星就越臃腫--行星越臃腫,恒星的放射線風(如太陽的太陽風)就越容易把大氣層吹散。通常情況下,這些正在蒸發的世界會出現類似彗星的尾巴,這是因為它們的大氣層被吹散了。
迄今為止,CUTE 已經研究了七顆熱木星,觀察它們在恒星中的執行,並探測到鐵、鎂和羥基等瓦斯的輪廓。這種探測之所以可以實作,是因為當物質被吹離行星時,這些物質會吸收部份星光。因此,科學家能夠透過觀察吸收模式推斷出這些物質的化學特征。
然而,在這七顆行星中,有些似乎正在蒸發,而另一些則在恒星放射線的沖擊下巋然不動。
"來自科羅拉多大學博德分校的首席研究員凱文-法蘭西(Kevin France)在一份聲明中表示:"這些行星似乎五花八門。
CUTE 任務修補程式(圖片來源:LASP)
例如,CUTE觀察到炙熱的木星WASP-189b在其恒星上淩日,這顆恒星距離我們300光年,位於天秤座。CUTE 發現,WASP-189b 正在以每秒 4 億公斤(9 億磅)的驚人速度從大氣層中流失物質。
另一方面,另一顆被命名為 MASCARA-4b 的熱木星(MASCARA 是多站點全天空照相機的縮寫),其品質是木星的三倍,環繞 557 光年外的恒星執行,卻沒有發現任何可探測到的瓦斯流失。
CUTE 的系統工程師 Rick Kohnert 和已畢業研究生 Arika Egan 與發射前的 CUTE 衛星的合影 (圖片來源:LASP)
雖然目前還沒有確切的解釋為什麽有些行星似乎正被恒星的微風吹拂,而有些行星卻沒有,但法國方面懷疑,這是行星保持大氣層的重力強度和恒星的活動量共同控制了飆風放射線的猛烈程度。
在 2027 年任務結束之前,還會有更多的熱木星成為CUTE的探測目標,屆時這顆 14 英寸長(35.6 厘米長)的小立方體衛星,將在落回地球大氣層的同時燒毀。
除了熱木星,這個由科羅拉多大學博德分校的本科生和研究生作為部份發起人的任務,還可能幫助天文學家更好地了解更小的世界。
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「有大量證據表明,超級地球一開始是海王星大小的行星,擁有龐大而蓬松的大氣層,後來品質急劇下降,只剩下巖石內核以及可能十分稀薄的大氣層。」法國方面如是說。
BY: Keith Cooper
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