哈勃发现橄榄球状系外行星，它正逸出金属气体

这幅艺术家创作的插图展示了遥远的系外行星“WASP-121b”，它的大气中气态的镁和铁正在流失。

“热木星”，是科学家对公转轨道非常接近其宿主恒星的大型气态系外行星的昵称。据美国“物理学网”8月1日消息称，一个国际天文学家小组利用美国航空航天局（NASA）的哈勃太空望远镜最新观测结果，描述了人类发现的第一个热木星逸出重金属气体的实例。美国马里兰大学（University of Maryland）天文学教授Drake Deming及其团队已将相关研究论文发表于《天文学杂志》上。

在距离地球约900光年外的“WASP-121”行星系统中，这颗被命名为“WASP-121b”的炙热系外行星，正在将铁和镁等重金属以气体形态送入太空。这颗遥远行星的大气层温度非常高，以至于金属在蒸发的同时也在逃离行星的引力作用，而这颗行星的宿主恒星的强大引力也让这颗行星的外观变成了橄榄球形状。

Deming介绍道：“这颗行星是超热木星的一个原型。这类行星处于其宿主恒星的强烈辐射中，而其表征几乎和恒星本身相类似。这颗行星正在宿主恒星的作用下快速蒸发，以至于我们可以看到金属原子从其高层大气中逃逸出来，并与那里的行星磁场发生相互作用。这为观察和理解一些非常有趣的物理现象提供了机会。”

正常情况下，热木星内部的温度足够低，能将镁和铁等较重的元素凝结成滞留在木星大气层中的云。WASP-121b的情况并非如此。其轨道离其主恒星如此之近，以至于其上层大气温度高达4600华氏度（约2538摄氏度）——这要比所有已知的行星大气最高的温度高10倍——并且其主体也被恒星潮汐力所撕裂，从而形成倾斜的橄榄球形状。

该项研究的首席研究员、美国约翰·霍普金斯大学（Johns Hopkins University）的David Sing解释道：“我们之前在其他热木星中也发现过重金属元素，但是它只位于低层大气中。在离WASP-121b遥远的宇宙空间中，我们也发现了不受其引力束缚的气态镁和气态铁。重金属逃逸的部分原因是，这颗行星太大太膨胀了，因而造成其引力相对较弱。所以，这是一颗正在被猛烈剥离大气层的行星。”

WASP-121b的观测结果为天文体物理学家研究关于行星如何失去其原始大气层的全景图，提供了最新线索。简单说来，行星在形成的过程中，会将孕育它及其宿主恒星的气体尘埃盘中的气体聚集起来，生成它的大气层。这些新生的大气层主要是由宇宙中存量最丰富的两种元素氢气和氦气所组成。当行星靠近恒星时，早期的大部分大气层会发生燃烧并逃逸到太空中。

Sing说：“热木星大部分是由氢构成，而哈勃望远镜对氢气的特征非常敏感，所以我们清楚这些行星会相对容易地失去氢气。然而，WASP-121b的情况是，氢气和氦气在向外的流动，几乎形成一条湍急的‘河流’，从而一起裹挟了这些金属元素。这是一种非常有效的质量减少机制。”

据研究人员称，WASP-121b将是NASA计划于2021年发射的詹姆斯·韦伯太空望远镜的完美目标。该望远镜能够寻找水和二氧化碳——这些物质可以在更长更红的红外光波段上被探测到。哈勃望远镜和韦伯望远镜的联合观测结果应该能让天文学家对构成行星大气层的化学元素，建立一个更加完整的清单。

Deming最后补充道：“如此接近其宿主恒星的热木星是非常罕见的，而拥有这样的高温甚至更加罕见。虽然它们很稀有，但是一旦你发现它们，它们就会从众多行星中脱颖而出。我们期待更多地了解这个奇怪的星球。”

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编译：朱明逸 

审稿：alone 

责编：唐林芳 

期刊来源：《天文学杂志》 

期刊编号： 0004-6256

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 https://phys.org/news/2019-08-distant-heavy-metal-gas-planet.html

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