地狱般的系外行星WASP

何一方88

WASP-76b及其大气层中彩虹般的荣耀效应的插图（图片来源：与欧空局签订合同的ATG）

（）据美国太空网（Robert Lea）：有很多词可以用来形容WASP-76b——地狱般的、灼热的、动荡的、混乱的，甚至是暴力的。这是一颗位于太阳系外的行星，它离恒星很近，温度足以蒸发铅。所以，正如你所能想象的，直到现在，“光荣”还不是其中一个词。

最近，天文学家在这颗超热的木星系外行星的大气层中检测到了一种名为“荣耀”的东西，这一更积极的描述被添加到了名单中。欧洲航天局的系外行星搜寻任务“表征外行星卫星”（CHEOPS）的数据暗示了荣耀效应，它是一种彩虹状的彩色同心光环排列，只有在特殊条件下才会出现。

这种效应经常出现在我们自己的星球上，以及我们暴力邻居金星的大气层中，但这是科学家第一次看到它发生在我们的宇宙邻居之外；WASP-76b距离我们637光年。

如果这种效应被证实发生在WASP-76b上，它可能会揭示这颗奇怪而极端的系外行星的许多信息——这是一个与我们恒星领域中任何事物都不同的世界。

葡萄牙天体物理与空间科学研究所的天文学家、团队负责人Olivier Demangeon在一份声明中表示：“在我们的太阳系之外，以前没有看到过任何荣耀，这是有原因的——这需要非常特殊的条件。”。“首先，你需要接近完美球形、完全均匀且稳定的大气粒子，以便长时间观测。行星附近的恒星需要直接照射到它，观察者——这里是CHEOPS——处于正确的方向。”

WASP-76b比熔铁雨还多

WASP-76b于2013年被发现，距离其母恒星黄星仅3000万英里，该恒星的质量约为太阳的1.5倍，宽度约为太阳宽度的1.75倍。这个距离只是太阳和水星之间距离的12分之一，水星是离我们恒星最近的行星。

因此，尽管这颗行星的质量仅为木星的92%，但它的大小约为木星的1.8倍，仅用了1.8个地球日就绕着它的恒星旋转。这种接近也导致WASP-76b的一侧，即“白天”，潮汐锁定，面向其恒星WASP-76。地球的另一面，“夜晚的一面”，永远面向太空。

当WASP-76b的白天被其主星的辐射照射时，那里的温度飙升超过4350华氏度（2400摄氏度）。它的温度足以使铁蒸发。WASP-76b上的强风将这些铁蒸汽带到地球较冷的夜晚，在那里凝结成液滴并以铁雨的形式降落。



这张图显示了系外行星WASP-76b的夜间侧视图。（图片来源：ESO/M.Kornmesser）

对2019年12月发射的CHEOPS来说，这颗炽热的系外行星的荣耀效应是一项了不起的成就。它展示了该任务探测遥远世界中前所未有的微妙现象的能力。

CHEOPS在三年的时间里观察了WASP-76b近20多次，因为科学家们试图了解在这颗行星的外部分支中发现的一种奇怪的光不对称性，当它穿过或“凌日”其母恒星的表面时可以看到这种不对称性。

这些观测结果揭示了来自WASP-76b东部“终止线”的光的增加，这条线是系外行星夜晚变为白天的分水岭。研究小组得出结论，这种光输出的急剧变化是由强烈的、局部的和方向相关的反射引起的。他们称之为荣耀效应。

欧空局研究系外行星的研究员Matthew Standing在声明中说：“重要的是要记住，我们正在目睹的事情规模之大令人难以置信。”。“WASP-76b距离我们几百光年，是一颗非常热的气态巨行星，可能会在那里下熔融的铁。

“尽管混乱不堪，但我们似乎已经检测到了荣耀的潜在迹象。这是一个极其微弱的信号。”

荣耀对WASP-76b意味着什么？

荣耀效应可能有彩虹般的外观和五颜六色的条纹图案，但实际上它与字面上的彩虹截然不同。

彩虹是当太阳光从一种密度的介质传递到另一种密度不同的介质时产生的，通常是从空气到水。这会导致光的路径弯曲或“折射”，不同的波长会折射到不同的程度。因此，来自太阳的白光被分解成其一致的颜色，产生了人们熟悉的有序而多彩的彩虹弧。

另一方面，当光线穿过一个狭窄的缝隙时，就会产生荣耀效应。例如，在地球上，这个间隙可能是云层中水滴之间的空间。这会导致一种不同形式的折射，称为“衍射”，当光线通过障碍物或光圈时就会发生这种折射。

当光波分裂然后重新组合时，在波峰与波谷相遇的地方，会出现破坏性干涉。但是，当一个峰值与一个峰值相遇时，就会出现相长干扰。这分别产生暗带和亮带，以及同心的颜色环。

那么荣耀对WASP-76b意味着什么呢？



艺术家对WASP-76的印象。（图片来源：Frederik Peeters）

这一现象在超热木星大气层中的存在表明，存在由完美球形水滴组成的云，这些水滴至少持续了三年，或者云正在不断补充。

如果云层持续存在，这表明WASP-76b大气层的温度虽然令人生畏，但随着时间的推移必须是稳定的。这是一个引人入胜的见解，暗示了长期以来被认为是一个无休止动荡的世界的稳定。

研究结果还表明，系外行星专家可以调查遥远世界中类似的光现象，包括液态湖泊和海洋反射的星光。这对人类持续寻找太阳系以外的生命至关重要。

欧空局即将执行的Ariel任务的项目科学家Theresa Lüftinger说：“需要进一步的证据来确凿地证明，这种有趣的‘额外光线’是一种罕见的荣耀。”。“詹姆斯·韦伯太空望远镜上NIRSPEC仪器的后续观测可以完成这项工作。或者欧空局即将进行的Ariel任务可以证明它的存在。我们甚至可以发现其他系外行星发出的更灿烂的光芒。”

对德曼根来说，这一潜在的观察结果证实了他对调查Wasp-76b地狱世界的持续兴趣。

这位欧空局科学家总结道：“我参与了对来自这颗奇怪星球的不对称光的首次探测，从那以后，我一直对其原因感到好奇。”。“我花了一些时间才来到这里，有时我会问自己，‘你为什么坚持这样做？最好用你的时间做点别的。’”

“但当这一特征出现在数据中时，这是一种特殊的感觉——一种并非每天都会发生的特殊满足感。”

该团队的研究成果发表在《天文学与天体物理学》杂志上。