新發現:光學波段信號可當探測熱木星大氣逃逸探針

記者18日從中國科學院云南天文臺了解到,該臺與美國亞利桑那大學研究人員合作,發現光學波段的信號可以作為探測熱木星大氣逃逸的探針。國際著名期刊《天體物理雜志快報》發表了這一成果。

早在2003年,人們通過觀測遠紫外波段的信號,發現離主星很近的熱木星大氣中處在低能態的較冷氫原子以一種劇烈的形式向外逃逸。這種逃逸可對行星演化造成嚴重影響。

“近幾年,人們在光學波段成功探測到行星大氣中較熱氫原子對主星遮擋時產生的微弱吸收信號,如氫的光學波段透射光譜。”云南天文臺郭建恒研究員說,然而研究者一直缺乏有力的模型,來論證這些較熱的氫原子產生的吸收信號與大氣逃逸之間的關系。

郭建恒與博士研究生閆冬冬以及亞利桑那大學黃辰亮博士等人合作,基于自主開發的流體動力學逃逸大氣模型和輻射轉移模型,在細致地計算了冷熱氫原子的分布后,模擬了熱木星WASP-121b在不同觀測時刻光學波段透射光譜的數據。研究表明,這顆行星周圍存在數量巨大的逃逸中性氫氣體,每年損失物質以10萬億噸計。這些被行星拋射的物質中,熱氫原子的速度比聲速更快,并造成了光學波段的吸收。這也說明,光學波段的信號可以用作探測大氣逃逸探針。

進一步研究發現,行星大氣在不同時刻的吸收水平變化,反映了主星不同的活動特性,恒星更強的活動水平可導致行星大氣更深的吸收。這一發現有助于更好地理解主星活動性對行星大氣逃逸的影響。

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