一艘14英寸的宇宙飞船提供了关于“热木星”的新细节

送烟激钟

从概念(仪器示意图，上图)到望远镜表征(科罗拉多大学测试设施中的CUTE飞行望远镜，中图)，再到交付带内光谱分辨率测试数据(下图)的CUTE仪器开发。鸣谢:天文杂志(2023)。DOI: 10.3847/1538-3881/aca8a2

（）据博尔德科罗拉多大学：一艘谷物盒大小的宇宙飞船收集了被称为“热木星”的大型膨胀行星的大气的精确测量数据。由科罗拉多大学博尔德分校的一个团队领导的这一发现，可能有助于揭示这些和许多其他世界周围的大气是如何逃逸到太空中的。

这些观察是来自勤奋工作的美国国家航空航天局航天器的第一批结果，该航天器被称为科罗拉多紫外线传输实验(CUTE)。

该任务的首席研究员凯文·弗朗斯(Kevin France)将于12月11日周一下午4:30在旧金山举行的美国地球物理学联合会2023年会议上向媒体公布该小组的结果。

这个只有14英寸长的小型航天器可能很可爱，但它发表在《天文学杂志》上的科学发现却一点也不可爱。自2021年9月发射以来，CUTE已经将其单个紫外望远镜对准了一系列距离地球数百光年的热木星。

热木星是银河系中最热、最狂暴的行星之一。顾名思义，它们是像我们的木星一样的气体巨星。然而，这些行星离它们的母星更近，大约每隔几个地球日完成一次轨道运行。在这个过程中，恒星辐射将炽热的木星加热到几千华氏度，它们的大气层膨胀到巨大的尺寸，有点像烤箱里的面包。

研究人员长期以来一直怀疑，恒星辐射的不断撞击可能会在数百万至数十亿年的时间里剥离一些系外行星周围的大气。来自CUTE的数据表明，这一过程可能没那么简单。

这个可爱的团队，包括几名本科生和研究生，到目前为止已经观察到了七颗热木星，还会有更多。他们中的一些人似乎正在失去他们的大气，但其他人没有。

LASP大气和空间物理实验室以及天体物理学和行星科学系的副教授France说:“行星似乎正以各种各样的方式出现。”。

他补充说，CUTE正在帮助科学家建立他们的领域指南，以了解银河系中存在的多种行星，包括那些看起来一点也不像地球近邻的行星。

“我们想了解我们的太阳系如何融入宇宙中的太阳系家族，”法国说。“这意味着了解大行星、小行星、有生命的行星和绝对没有生命的行星——以及在这些行星上运行的所有重要物理过程。”

这里越来越热了

可爱的科学成功之路并不容易。

当飞船首次进入绕地球轨道时，法国和他的同事们很快注意到它似乎遇到了一些小故障——这是许多小型卫星或立方体卫星的正常问题，这些卫星经常测试从未飞入太空的技术。有一次，保护可爱望远镜的快门在不应该关闭的时候突然关闭。

这个包括几名本科生和研究生的团队没有放弃。研究人员命令飞船打开快门，然后耗尽给它供电的电池，防止仪器再次关闭。

“可爱今天仍然在工作和收集数据，”法国说。“当我们获得第一个真正的科学成果时，真的很兴奋。”

可爱观察遥远的行星从它们的母星前面经过，导致这些恒星发出的紫外线在这个过程中变暗。在某些情况下，航天器非常精确，它可以检测到星光何时变暗，只有1%。

在9月份发表在《天体物理学杂志快报》上的一篇论文中，研究人员描述了他们对一个名为WASP-189b的世界的观察。这颗行星围绕着天秤座的一颗恒星运行，距离地球300多光年，或数万亿英里。根据该团队的结果，它也非常温暖，其大气温度达到大约15，000华氏度。这比太阳表面要热上千度。

CUTE的观察还表明，WASP-189b周围的气体正以每秒约4亿公斤(近9亿磅)的惊人速度逸出。

行星进化

并不是所有可爱的行星在最初的两年里都如此令人兴奋。在未发表的结果中，该团队观察到了第二颗名为睫毛膏-4b的行星，它似乎没有失去太多气体。其他的，像KELT-9b，落在中间的某处。

法国和他的同事们希望他们的结果能够帮助揭示为什么一些行星失去了大部分的大气层，而另一些则基本保持不变。他怀疑这与行星本身(更大的行星产生更强的引力)和它们的恒星的动力学(更活跃的恒星可能比安静的恒星对行星造成更大的破坏)的结合有关。

随着时间的推移，这些相同的过程可能会塑造地球太阳系内外的行星。例如，科学家们认为火星曾经拥有更厚的大气层，但太阳在数十亿年的时间里侵蚀了它。

大气逃逸也可以解释一类被称为“超级地球”的行星的起源，这类行星比我们的世界略大。

“有很多证据表明，超级地球最初是像海王星一样大小的行星，具有巨大而膨胀的大气层，然后失去了如此多的质量，只剩下岩石核心和可能的稀薄大气层，”法国说。

他说,“可爱”最大的遗产可能是它对学生的影响。该任务的小团队约20人，参与了航天器生命的几乎每个方面——从建造卫星到发射卫星，向其发送命令，然后下载和分析科学数据。CUTE目前正在地球表面上方约326英里(525公里)的轨道上运行，预计将于2027年重返大气层。

“所有这些事情都是在大型美国国家航空航天局任务中发生的，只是规模更大，”France说。“我们的学生和早期职业科学家从提案阶段一直到获得科学产品都获得了完整的经验。”