观测表明超级地球GJ 1214 b具有富含水的气氛

作者:鲁丘沣

<p>图1:艺术家演示GJ 1214 b在蓝光中的转换蓝色球体代表主星GJ 1214,右侧前方的黑球是GJ 1214 b信用:NAOJ新斯巴鲁望远镜观察超级地球GJ 1214 b表明系外行星可能具有富含水的气氛日本天文学家和行星科学家的研究小组使用了斯巴鲁望远镜的两个光学相机,即Suprime-Cam和Faint Object Camera and Spectrograph(FOCAS),用于观察超地球GJ 1214 b(Gilese 1214 b)的行星过渡的蓝色透射滤光片(图1)该团队研究了这颗行星是否具有富含水或氢气的气氛斯巴鲁观测显示该行星的天空未显示一个强大的瑞利散射特征,一个无云的氢气主导的大气预测当与其他颜色的先前观测结果相结合时,这个新的观测结果意味着GJ 1214 bi可能有一个富含水的大气层超级地球正在成为一种新型的系外行星(即一颗围绕我们太阳系外围的恒星运行的行星),其质量和半径大于地球,但低于冰巨人的质量和半径在我们的太阳系中,如天王星或海王星是否超级地球更像是一个“大地球”或“小天王星”是未知的,因为科学家还没有确定它们的详细属性目前的日本天文学家和行星科学家研究小组他们的工作集中在调查一个超级地球GJ 1214 b的大气特征,这个地球距离地球40光年,位于我们银河系中心西北方的蛇夫座,这个星球是众所周知的超级星球之一</p><p> - Charbonneau等人(2009年)在MEarth项目中发现的地球,该项目专注于寻找附近小恒星周围的可居住行星</p><p>目前该团队的研究调查了GJ 1214 b的光散射特征围绕它的恒星当前的理论认为行星在新形成的恒星(即原行星盘)周围的密集气体盘中发展</p><p>氢元素是原行星盘的主要成分,外部区域的水冰丰富超越所谓的“雪线”关于超级地球形成的位置以及它们如何迁移到当前轨道的结果指出氢或水蒸气是超地球的主要大气成分的预测如果科学家可以确定超地球的主要大气成分,他们可以推断出行星的出生地和形成历史行星过渡使科学家能够研究恒星亮度波长的变化(即过渡深度),这表明行星的大气成分强瑞利光学波长的散射是氢主导气氛的有力证据当光粒子散射在我体内时会发生瑞利散射没有波长变化的dium这种散射强烈依赖于波长并增强短波长;它导致更大的蓝色传输深度而不是红色波长当前团队使用配备蓝色透射滤波器的斯巴鲁望远镜上的两个光学相机Suprime-Cam和FOCAS来搜索GJ 1214 b大气的瑞利散射特征</p><p>行星系统在蓝光中非常微弱的主星对于寻求确定行星大气是否具有强瑞利散射的研究人员来说是一个挑战斯巴鲁望远镜的大型,强大的光采集82米镜子使该团队达到了有史以来的最高水平最蓝色区域的敏感性团队的观察结果显示GJ 1214 b的大气层没有显示出强烈的瑞利散射这一发现意味着该行星具有富含水分或氢气为主的大气云层(图2)</p><p>图2:艺术家的再现大气成分与透光色之间的关系顶部:如果天空有一个cl耳朵,向上延伸,以氢为主的大气层,瑞利散射从主体大气中散射出大部分蓝光,同时散射较少的红光</p><p>因此,蓝光的传输变得比蓝光更深</p><p>红光中间:如果天空具有较少延伸,富含水的气氛,瑞利散射的效果比氢气主导的气氛弱得多 在这种情况下,所有颜色的过境都具有几乎相同的过渡深度底部:如果天空有大量的云,大部分光线都不能透过大气层,即使氢气占主导地位,因此,所有颜色的过境几乎都有相同的运输深度信用:NAOJ尽管该团队没有完全忽视氢气主导气氛的可能性,但新的观测结果与先前其他颜色研究的结果相结合表明GJ 1214 b可能具有富含水的气氛(图3)团队计划在不久的将来进行后续观察以加强他们的结论图3:观察到的GJ 1214 b的运输深度和理论模型蓝色和天蓝色的点是斯巴鲁望远镜的Suprime-Cam采集的数据和FOCAS分别(Narita等2013)红点是用位于南非的IRSF 14米望远镜拍摄的(Narita等2013)三条实线(黄色,绿色,一个d紫色)代表富含氢,富含水分和广泛的云气氛模型,基于Howe&Burrows(2012)斯巴鲁望远镜数据显示蓝色波长没有强瑞利散射信用:NAOJ虽然只有少数超级 - 现在科学家们可以在天空中观察到的地球,当过境系外行星测量卫星(TESS)开始对我们太阳周围地区的小型过境系外行星进行全天空调查时,这种情况会发生巨大变化当新的目标出现时,科学家们可以研究大气层的大气层</p><p>斯巴鲁望远镜和下一代的大型超大型望远镜,如三十米望远镜(TMT)等大型望远镜这样的观测将使科学家们能够更多地了解各种超地球出版物的性质:PDF研究的副本:资料来源:斯巴鲁望远镜图片:....