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但jwst的近红外光谱仪(nirspec)与中等分辨率光谱仪(rs)则进一步揭示:这颗行星的大气并非简单的“均匀蒸发”
,而是呈现出分层剥离的特征。
具体来说,wasp-12b的大气可分为三层:最外层(电离层):距离行星表面约1000公里,温度高达k以上。
这里的氢、氦原子被恒星的紫外线与x射线完全电离,形成由质子、电子与金属离子组成的等离子体尾,高速向后掠过恒星(速度可达每秒5000公里)。
这一层的物质流失最剧烈,占整体流失量的70以上。
中间层(过渡层):温度降至3000-5000k,部分离子重新结合成分子(如氢氧化镁g(oh)?、二氧化硅sio?)。
这些分子因重力作用短暂停留,但很快又被上层的高温等离子体加热,再次电离并流失。
jwst在此层检测到了硅酸盐颗粒的光谱特征——这是首次在系外行星大气中发现固态颗粒的蒸发,暗示行星的岩石核心可能正在缓慢“溶解”
。
内层(对流层):贴近行星表面,温度约2500k。
这里的大气以氢氦为主,因高压保持分子状态。
但由于上层物质的流失,内层大气正以“补给-流失”
的动态平衡维持着——行星内部的热量驱动对流,将深层的气体输送到上层,再被恒星引力剥离。
,!
这种“分层蒸发”
模式,彻底推翻了此前“热木星大气均匀流失”
的简单假设。
正如主导这项研究的麻省理工学院天文学家萨拉·西格(sarasear)所言:“wasp-12b的大气就像一座正在融化的冰山,上层先碎裂坠入恒星,下层则在内部热量驱动下不断补充。
这不是‘死亡’,而是一场‘缓慢的解体’。”
更令人震惊的是,jwst还发现了wasp-12b大气中水蒸气的异常存在。
按常理,行星表面温度高达2500k,水蒸气应早已分解为氢与氧。
但光谱数据显示,中间层的水蒸气浓度竟高达100pp(百万分之一)——这是因为过渡层的温度恰好处于“水的分解阈值”
(约3000k)以下,加上高层等离子体的“屏蔽效应”
,使得部分水蒸气得以保留。
这种“反常”
的分子存活,为我们理解热木星大气的化学演化提供了全新视角。
六、群像对比:wasp-12b与其他“被吞噬行星”
的异同wasp-12b并非孤例。
截至2024年,天文学家已在银河系中发现了约20颗“正在被恒星吞噬”
的系外行星,它们共同构成了“行星蒸发”
的观测样本库。
通过对比这些行星的参数,我们能更深刻地理解:哪些因素决定了行星的“存活时间”
?(1)与wasp-19b的对比:恒星类型的差异wasp-19b是一颗距离地球约815光年的热木星,轨道周期仅079天(比wasp-12b更短),宿主恒星是一颗k型矮星(比太阳小、温度更低)。
尽管轨道更近,wasp-19b的质量流失速率(15x101?kgs)却略高于wasp-12b——这似乎与“距离越近流失越快”
的直觉矛盾。
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