20250221

来自智利信使报El Emol科技专栏的报道

原文参见：https://www.emol.com/noticias/Tecnologia/2025/02/19/1157906/astronomos-atmosfera-3d.html

一个天文学家小组首次在智利绘制了系外行星（太阳系外的行星）大气层的三维结构图。

他们发现它有三层大气：一层是含铁风，中间一层是携带钠的快速喷流，最上一层是氢风。这种复杂的天气模式以前从未在任何行星上见过。此外，这颗行星的一侧炙热无比，因为它始终面向恒星，而另一侧则凉爽得多。

对这颗系外行星的研究是由欧洲南方天文台（ESO，European Southern Observatory, 是一个政府间天文学组织，主要由欧洲国家资助和运营。）超大望远镜（VLT，Very Large Telescope）的四个单元共同完成的。该研究成果为更详细地研究其他世界的化学成分和气候打开了大门。

这项研究的主要作者、智利欧洲南方天文台的研究员朱莉娅·维多利亚·塞德尔（Julia Victoria Seidel）解释说：“这颗行星的大气层的行为方式挑战了我们对气候运作方式的传统认知。它看起来就像科幻小说中的情节。”

这颗名为WASP-121b（又名泰罗斯）的行星距离地球约900光年，位于Puppis星座，是一颗超热木星，即气态巨行星，它紧紧地围绕着它的主恒星运行，以至于一年的运行时间大约只有30个地球小时。

喷射的气体

科学团队通过绘制大气层结构的三维地图，研究了泰罗斯大气层的深度。这是天文学界第一次能够如此详细地研究太阳系外一颗行星的大气层。

“我们看到了令人惊讶的现象：一股喷射流将物质卷向行星的赤道，而大气层低层的另一股气流则将气体从热的一侧移向冷的一侧。”赛德尔说，“这种现象以前从未在任何行星上出现过。”

观测到的喷射流横跨行星中部，在穿过泰洛斯热侧时速度加快，并剧烈搅动高层大气。

她说：“相比之下，即使是太阳系中最强的飓风也显得风平浪静。”

合并信号

为了揭示系外行星大气层的三维结构，研究团队使用了欧洲南方天文台（ESO）超大望远镜（VLT）的ESPRESSO仪器，将四个大型望远镜单元发出的光合并成一个信号，收集到的光量是单个望远镜单元的四倍。

通过观测这颗行星在其主恒星前的完整凌日过程，ESPRESSO能够探测到多种化学元素的特征，从而探测到大气层的不同层次。

美国巴尔的摩太空望远镜科学研究所的莱昂纳多·多斯桑托斯（Leonardo A. dos Santos）是这篇论文的共同作者。

此外，在发表于《天文学与天体物理学》（Astronomy and Astrophysics）的一项配套研究中，作者们还揭示了喷流下方存在钛。这一发现令人大吃一惊，因为在之前的观测中从未发现过钛（可能是因为钛隐藏在大气深处）。

瑞典隆德大学（Lund University）和欧洲南方天文台的博士生比比亚娜·普里诺斯（Bibiana Prinoth）是《自然》（Nature）的共同作者，她说：“我们能在如此遥远的距离上研究行星的化学成分和天气模式等细节，这真的令人惊叹。”  

然而，要发现更小的类地行星的大气层，还需要更大的望远镜，比如目前正在智利建造的欧洲南方天文台的极大望远镜（ELT, Extremely Large Telescope）。

普林诺斯说：“ELT将改变系外行星大气研究的游戏规则。这次经历让我感到，我们即将发现那些我们梦寐以求的不可思议的东西。”

编辑：王金妮

校对：王一茗

 

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