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(hotjupiter)定义为“轨道半长轴小于01au、质量接近木星的系外行星”
,其温度通常在1000-3000°c之间。
kelt-9b的出现,让科学家不得不新增一个子类:超热木星(ultra-hotjupiter)——温度超过3000°c、大气处于电离状态的热木星。
kelt-9b是超热木星的“极端代表”
:它的温度超过了大多数红矮星(如trappist-1,表面温度约2500°c),大气中的分子无法稳定存在,甚至出现了“金属蒸汽”
(如铁、钛原子)——这些都是普通热木星不具备的特征。
三、极端环境的“分子屠宰场”
:kelt-9b的大气真相kelt-9b的昼半球温度高达4300°c,这是一个“分子的末日”
:在这个温度下,几乎所有复杂分子都会分解成原子,甚至电离成等离子体。
科学家通过hubble与spitzer的观测,逐步拼凑出了这颗行星大气的“恐怖图景”
。
31分子分解:从h?o到h?的“化学链断裂”
在太阳系的木星大气中,水(h?o)、甲烷(ch?)、氨(nh?)等分子稳定存在,构成了云层与大气的化学基础。
但在kelt-9b的昼半球,温度超过了这些分子的“解离温度”
:水分子:在3000°c以上会分解成氢原子(h)与氧原子(o);二氧化碳:在2000°c以上分解成碳(c)与氧原子;甲烷:在1500°c以上分解成碳与氢原子。
hubble望远镜的宇宙起源光谱仪(s)观测到,kelt-9b的大气中存在氢的lyan-α吸收线(波长1216纳米)——这是氢原子被电离的标志。
更关键的是,光谱中还检测到了氧的lyan-β吸收线(波长1026纳米),说明氧原子也被电离成了o?离子。
这些离子与恒星风中的质子(h?)相互作用,形成了“行星尾迹”
——类似于彗星的尾巴,由电离气体组成,延伸至行星轨道之外。
,!
32金属蒸汽:“铁雨”
与“钛雾”
的大气奇观超高温让kelt-9b的大气中出现了“金属蒸汽”
——这是普通热木星从未观测到的现象。
2018年,天文学家利用hubble的stis光谱仪分析kelt-9b的昼半球光谱,发现了铁(fe)与钛(ti)的吸收线(波长分别为2599纳米与3383纳米)。
这些金属原子来自行星内部的“岩核”
:高温让地壳与地幔中的金属蒸发,进入大气,形成“金属蒸汽云”
。
更惊人的是,这些金属蒸汽并非均匀分布——它们会在大气中凝结成“纳米颗粒”
,形成“铁雨”
或“钛雾”
。
当这些颗粒冷却后,会重新落回行星表面,但因为潮汐锁定的作用,它们只会落在夜半球——这意味着kelt-9b的夜半球可能有“金属雨”
现象,尽管温度仍高达2000°c。
33大气环流:“热传送带”
与夜半球的“余温”
kelt-9b的潮汐锁定让昼半球与夜半球形成了巨大的温度差,但大气环流却将热量从昼半球输送到夜半球。
通过spitzer的红外观测,科学家模拟了行星的大气循环:昼半球的热空气因膨胀上升,形成“赤道急流”
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