哈勃、雨燕探测到前所未见的系外行星大气变迁

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1、哈勃、雨燕探测到前所未见的系外行星大气变迁一个国际天文学家团队借助美国宇航局（NASA）和欧洲空间局（ESA）合作的哈勃太空望远镜，前所未见地观测到系外行星大气的明显改变。科学分析显示，大气的改变发生在母恒星一次强烈的爆发之后，而爆发恰好被NASA的雨燕高能射线卫星探测到。这张艺术想象图就是表示在2011.9.7（地球观测时间），母恒星的大爆发强烈蒸发了行星HD189733b的大气。哈勃探测到逃逸的气体，而雨燕探测到恒星爆发。团队首席研究员、巴黎天体物理研究院（IAP）的AlainLecavelier表示：“哈勃和雨燕的多波段覆盖能力，使我们能史无前例地观测恒星的活动爆发与巨行星大气间的相互作

2、用。”IAP是法国国家科学研究中心（CNRS）的一部分，位于巴黎皮埃尔和玛丽•居里夫人大学内。这颗系外行星编号HD189733b（b代表发现的第一颗行星），是一颗类木气态巨行星，但直径和质量都比木星大了约14%。这颗行星离母恒星的距离仅为460万千米，还不到太阳到地球平均距离（天文单位，AU）的1/30，公转周期只有2.2天。其母恒星编号HD189733A（双星系统的主星），直径、质量都约为太阳的80%。HD189733b凌星示意，后面的黑烟是被母恒星巨耀斑吹散的大气。天文学家把这样的行星归类到“热木星”。哈勃先期的观测显示，行星内层大气的温度高达1000℃。HD189733b周期性地从母恒星

3、前方经过（凌星），这使得天文学家能够调查它的大气环境。过去的哈勃观测研究中，由LecavelierdesEtangs领衔的团队发现，氢从行星的高层大气持续逃逸。这使得它成为已知的第二个“蒸发中”行星（第一个是HD209458b）。HD189733系统离我们仅63光年，这么近的距离使得它能被双筒望远镜看见，就在著名的哑铃星云（M27）旁。这也使得b行星成为研究大气逃逸机制的理想目标。HD189733系统在天空的位置，图像正中的带芒刺亮点就是。右边是著名的M27。团队成员、IAP博士生VincentBourrier解说：“行星大气蒸发的细节，天文学家已经争议多年。而对HD189733b的研究，是我

4、们了解该过程的最好时机。”当HD189733b凌星时，部分星光将穿过行星的大气。大气对星光的吸收将告诉我们大气的组成和运动速度等信息（光谱分析）。2010.4，研究者使用哈勃的太空望远镜成像摄谱仪（STIS），独立观测了凌星现象，但他们没有发现行星大气的踪迹。2011.9，STIS的后续观测给出了令人惊讶的结果：有明显的证据显示，羽毛状的气体流正在离开行星表面。PDF中的插图，STIS展开的氢莱曼—α线在2010.4和2011.9两次凌星前后的对比。黑线为未凌星时，蓝线为凌星时。研究者推断行星大气的丢失速率约为1000吨/秒，氢原子的逃逸速度超过130km/s。研究报告将刊登在《天文和天体物理

5、学》期刊上。因为看来是恒星的X线和极紫外线加热了行星大气并驱使它们逃逸，团队还检索了雨燕X线望远镜（XRT）拍摄的图像。结果发现，2011.9.7，就在预定的哈勃凌星观测时间前8小时，雨燕拍摄到恒星的一次强烈爆发：它在X线波段变亮了3.6倍，峰值远高于太阳相应（耀斑爆发）的亮度。雨燕拍摄的HD189733的X线图像，上图为通常情况，下图为2011.9.7爆发时。报告联合作者、英国华威大学物理学家皮特•惠特利（PeterWheatley）分析道：“因为巨行星极为贴近恒星，它所承受的X线暴强度，是地球表面受到最强太阳耀斑爆发时的成千上万倍。”另外由于HD189733b的庞大体积，团队注意到它接受的

6、X线辐射总量，是地球在太阳耀斑爆发时的300万倍。哈勃是NASA和ESA的国际合作项目。雨燕是多家国际机构的合作项目，成员分布在美国、英国、意大利、德国和日本。位于马里兰州格林贝尔市的NASA戈达德太空飞行中心，管理着这两个项目。