哈勃探测超高温木星上的极端天气

在研究一类独特的超高温系外行星时，美国国家航空航天局哈勃太空望远镜的天文学家可能有心情随着卡利普索派对歌曲《热，热，热》跳舞。这是因为这些膨胀的木星大小的世界离母恒星太近了，它们在3000华氏度以上的高温下被炙烤。温度足以蒸发包括钛在内的大多数金属。它们拥有有史以来最热的行星大气层。

在两篇新论文中，哈勃天文学家团队报道了这些炽热星球上奇怪的天气状况。一颗行星上的岩石正在蒸发，另一颗行星的高层大气变得越来越热，而不是越来越冷，因为它被恒星发出的强烈紫外线“晒伤”。

这项研究不仅仅是寻找怪异的行星大气层。研究极端天气可以让天文学家更好地了解银河系遥远世界中发生的多样性、复杂性和奇异化学现象。

马里兰州巴尔的摩市约翰斯·霍普金斯大学的David Sing是两项研究的合著者，他说：“我们仍然对不同行星环境中的天气没有很好的了解。”“当你观察地球时，我们所有的天气预测仍然与我们所能测量到的相吻合。但当你观察一颗遥远的系外行星时，你的预测能力有限，因为你还没有建立一个关于大气层中所有东西如何结合并对极端条件做出反应的一般理论。即使你知道基本的化学和物理，你也不知道它将如何运作。”st以复杂的方式。“

在4月7日发表在《自然》杂志上的一篇论文中，天文学家描述了哈勃对WASP-178b的观测，该观测距离我们约1300光年。在白天，大气万里无云，富含一氧化硅气体。由于行星的一侧永远面向恒星，因此炎热的大气层以超过每小时2000英里的超级飓风速度向夜间一侧旋转。在黑暗的一面，一氧化硅可能冷却到足以凝结成岩石，从云层中倾泻而出，但即使在黎明和黄昏，地球也足够热，足以蒸发岩石。犹他州奥勒姆市犹他谷大学的Josh Lothringer说：“我们知道我们看到了这种一氧化硅特征非常有趣。”

马里兰大学帕克分校的傅光伟在1月24日出版的《天体物理杂志快报》上发表的一篇论文中报道了一颗超热木星KELT-20b，距离我们约400光年。在这颗行星上，来自母恒星的紫外线在大气层中形成了一个热层，很像地球的平流层。傅说：“到目前为止，我们还不知道宿主恒星是如何直接影响行星大气层的。有很多理论，但现在我们有了第一批观测数据。”

相比之下，在地球上，大气中的臭氧吸收紫外线，并使地球表面以上7至31英里的一层温度升高。在KELT-20b上，来自恒星的紫外线辐射正在加热大气中的金属，这形成了一个非常强的热反转层。

证据来自哈勃在近红外观测中对水的探测，以及美国国家航空航天局斯皮策太空望远镜对一氧化碳的探测。它们通过逆温层产生的高温、透明的高层大气进行辐射。这一特征与天文学家在围绕较冷恒星（如太阳）运行的热木星大气层中看到的特征不同。傅说：“KELT-20b的发射光谱与其他热木星截然不同。”“这是一个令人信服的证据，证明行星不是孤立生活的，而是受到宿主恒星的影响。”

尽管超高温木星不适合居住，但这类研究有助于为更好地了解潜在宜居类地行星的大气层铺平道路。Lothringer说：“如果我们不能弄清楚在我们有可靠的固体观测数据的超高温木星上发生了什么，我们就没有机会通过观测陆地系外行星来弄清楚在较弱的光谱中发生了什么。”“这是对我们技术的一次测试，使我们能够对云的形成和大气结构等物理特性有一个大致的了解。”

哈勃太空望远镜是美国国家航空航天局和欧洲航天局之间的国际合作项目。美国国家航空航天局位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心负责管理这架望远镜。马里兰州巴尔的摩的太空望远镜科学研究所（STScI）负责哈勃望远镜的科学操作。STScI由华盛顿特区的天文学大学研究协会为NASA运营。