艺术家对 VVHS 1256 b 的印象,它有旋转的多云大气层和两个太阳。(美国航天局、ESA、CSA、J. Olmsted/STScI)
距离地球仅 70 光年的外星世界是我们迄今发现的最奇异的世界之一。
它的质量是木星的 20 倍,温度可以迅速熔化铝,并且围绕两颗恒星而不是一颗恒星运行 10,000 年。而且,哦,是的:它被一场持续不断的暴风雨所蹂躏。
天文学家使用詹姆斯韦伯太空望远镜获得了迄今为止对行星质量物体最高保真度的观测,揭示了在名为 VHS 1256 b 的世界大气中循环的硅酸盐颗粒云。
这一发现于去年发表在预印本服务器 arXiv 上,已经通过了同行评审过程,并将出现在《天体物理学杂志快报》上。
此外,该团队还确定了 VHS 1256 b 大气层的许多成分。其中包括对甲烷、一氧化碳和水的明确检测,以及二氧化碳的额外证据。
德国马克斯普朗克天文学研究所的天体物理学家保罗·莫利埃说:“没有其他望远镜能够同时为一个目标识别出如此多的特征。” “我们在 JWST 的单个光谱中看到许多分子,这些分子详细描述了地球的动态云和天气系统。”
VHS 1256 b 有点像个谜。它的质量跨越了巨行星和褐矮星之间的边界,褐矮星是“失败的恒星”,它们的质量不足以融合氢,但可以融合核心中较重的氢同位素氘,后者的融合温度和压力低于氢。
人们认为这两种类型的物体形成起来非常不同。褐矮星通常像恒星一样形成,从气体和尘埃云中的致密物质结坍缩,然后吸入更多物质生长。氘聚变是恒星生长的中间步骤,但一些恒星——褐矮星——在那个时候停止生长并保持原样。
另一方面,行星被认为是自下而上形成的,由恒星形成后留下的物质聚集在一起成长为行星。人们认为这种材料通常非常接近恒星。VHS 1256 b 与其两个太阳的轨道分离表明它是由云团坍塌形成的,但这不是诊断。
从理论上讲,行星也可以从云坍塌模型中形成;云坍塌物体的估计最小质量是一个木星。因此,行星和褐矮星之间的分界线是氘燃烧质量极限,这意味着 VHS 1256 b 的确切性质是未知的。
但正是如此远的距离才能进行如此壮观的观测。
“VHS 1256 b 与恒星的距离大约是冥王星与太阳的距离的四倍,这使它成为韦伯的一个重要目标,”领导国际研究小组的亚利桑那大学天文学家布列塔尼迈尔斯说。“这意味着这颗行星的光没有与它的恒星发出的光混合在一起。”
JWST的观测范围是红外线和近红外线,包括热辐射在内的范围。VHS 1256 b 非常年轻,只有 1.5 亿年的历史,而且在形成过程中仍然很热。它的大气,可以找到沙云,达到 830 摄氏度(1,526 华氏度)。
这种热量,加上它的低重力,是它的天空如此动荡的原因。科学家们分析了 JWST 检测到的光,详细研究了光谱,以找出吸收特定波长的各种元素产生的特征。
这就是他们如何识别在物体大气中发现的各种气体——以及不断变化的沙云,可能由顽火辉石、镁橄榄石或石英组成。
数据非常详细,以至于研究人员也能够识别出不同大小的颗粒,从烟雾颗粒等较细的颗粒到沙子等较大的颗粒。研究人员假设,这些较大的颗粒太重,无法留在高层大气中,并且随着较小的颗粒上升而落回内部。
这会在一天 22 小时内产生世界亮度的显着变化,这表明硅酸盐云可能是造成褐矮星发生这种变化的常见机制。该团队认为,这些观察结果可以很容易地复制到其他褐矮星上,这可以帮助我们更多地了解这些奇怪的物体。
VHS 1256 b 给了我们很多值得咀嚼的东西。
“我们已经分离出硅酸盐,但要更好地了解哪些颗粒大小和形状与特定类型的云相匹配,还需要做大量额外的工作,”马克斯普朗克天文学研究所的天体物理学家伊丽莎白马修斯说。
“这不是这个星球上的最终结果——这只是理解 JWST 复杂数据的大规模建模工作的开始。”
该研究已发表在《天体物理学杂志快报》上。
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