哈勃太空望远镜看到遥远的热木星世界上狂暴的天气

汪雨甘捍

（）据美国太空网（基思·库珀）：哈勃太空望远镜已经看到了位于880光年之外的热木星的动态大气中肆虐的气旋，这要归功于观测和计算机建模，有一天这些观测和建模可以应用于描述较小的岩石系外行星的天气特征。

这颗行星被命名为WASP-121b，质量约为太阳系木星的1.16倍，围绕其恒星运行的距离仅为388万公里(241万英里)。这只是地球和太阳之间距离的2.6%。此外，WASP-121b绕其恒星一周的速度仅为1.27天。换句话说，它的一年只有1.27个地球日长。

由于如此靠近其恒星，WASP-121b也被潮汐锁定，这意味着它随着轨道及时绕轴旋转，因此它总是向其恒星显示同一个半球。它的永久昼侧温度达到约2329摄氏度(4224华氏度)，导致WASP-121b的大气层变得臃肿，使该行星的半径比我们心爱的木星大75%。在这个令人难以忍受的热漩涡中，人们怀疑蒸发的铁、钡以及钛和钒的氧化物点缀着世界的大气，并在白天和黑夜之间的天气锋面上形成熔融金属的阵雨。

如此大的体积，WASP-121b也是一个极好的观测目标。



艺术家对WASP-121b的印象，因为它的轨道非常接近它的恒星，热量引发了强大的气旋。(图片鸣谢:美国国家航空航天局/欧空局/昆廷·昌盖特(欧空局/STScI)/迈赫迪·扎马尼(欧空局/哈勃))

哈勃太空望远镜在2016年6月和11月以及2018年3月和2019年2月的四个不同场合观察到了WASP-121系统。每一次，这颗行星都在轨道上的不同位置，包括从它的恒星前面经过和消失在它的恒星后面。这使得由加州理工学院的杰克·斯金纳领导的一组天文学家能够确定WASP-121b在不同角度和不同阶段(如我们的月亮)观察时如何改变亮度。

然后，通过应用计算机建模，斯金纳和他的同事们可以确定这些数据可以揭示地球大气的什么。

斯金纳在一份声明中说:“我们的系外行星大气模拟的非凡细节使我们能够准确地模拟像WASP-121b这样的超高温行星的天气。”

哈勃的观测表明WASP-121b的大气是动态的，因为永久的昼面和永久的夜面之间的温度梯度会产生巨大的风暴和气旋；锋面也冲刷着地球，冷热空气形成、增长并混合。这些天气特征是准周期性的，在地球上大约五天的时间范围内变化。

“我们从这些观测中提取的信息被用来推断WASP-121b在不同时间的大气化学、温度和云层，”太空望远镜科学研究所的昆廷·昌盖特在同一份声明中说。"这为我们提供了一幅地球随时间变化的精美图片。"

这不是第一次在系外行星上观察到天气。例如，在2009年，天文学家使用斯皮策太空望远镜观察了另一颗名为HD 80606b的热木星，它围绕其恒星运行了111天，像彗星一样——相当偏心——轨道，看到它冲向其恒星。这导致世界升温，在其大气层中产生巨大的风暴，然后随着行星远离恒星而逐渐消失。

然而，WASP-121b特别代表了在描述系外行星天气特征方面向前迈进了一步。

Changeat说:“组装的数据集代表了对单个行星的大量观察时间，是目前唯一一致的重复观察数据集。”

虽然WASP-121b太热，不适合居住，而且作为一个气体巨星，无论如何也不会有固体表面，但斯金纳和Changeat的团队使用的技术有朝一日可能会缩小规模，应用于较小的岩石系外行星。“研究系外行星的天气对于了解其他世界系外行星大气的复杂性至关重要，特别是在寻找具有可居住条件的系外行星方面，”Changeat说。

通过这样做，我们不仅可以更好地了解系外行星，还可以通过与系外行星的活动进行比较和对比，了解更多关于我们太阳系中的行星(如木星)的天气情况。