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长水韦伯望远镜在附近的恒星系统中发现了神秘的水蒸气

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CNN报道

詹姆斯·韦伯太空望远镜探测到一颗岩石系外行星周围有水蒸气,这颗行星围绕着一颗距离地球26光年的恒星运行。

现在,天文学家正试图确定水蒸气是否是一种迹象,表明在一颗岩石系外行星周围是否首次存在大气层。

小而冷的红矮星是宇宙中最常见的恒星。在“宜居带”发现的系外行星——与恒星的完美距离,使行星足够温暖,可以在其表面容纳液态水——通常非常接近地围绕红矮星运行,因为它们不像太阳那么温暖。

红矮星发出的紫外线和x射线辐射有可能摧毁脆弱的气体层,这让科学家们质疑围绕它们运行的岩石行星能否维持或恢复大气层。

天文学家使用韦伯望远镜观测到一颗名为GJ 486 b的热岩石系外行星。这颗行星大约比地球大30%,表面引力也比地球强得多。

这颗行星离它的主星非常近,以至于GJ 486 b每1.5个地球日绕它运行一圈,这种接近使这颗行星的表面温度达到了800华氏度(430摄氏度)。天文学家认为,这颗行星是潮汐锁定的,这意味着它的一面总是面向恒星,而另一面是永久的黑夜——类似于月球绕地球运行的方式。

尽管灼热的温度使这颗行星太热而不适合居住,但用韦伯的近红外光谱仪对GJ 486 b的观测显示了水蒸气的迹象。一项详细介绍该发现的研究已被《天体物理学杂志通讯》接受发表。

水蒸气的存在可能表明,尽管gj486 b的温度很高,而且离恒星很近,但它还是有大气层的。

水蒸气之谜

虽然以前在气态系外行星上检测到水蒸气,但科学家们还没有在岩石系外行星周围发现大气层——这将是一个里程碑式的事件,因为这将使它在某种程度上类似于我们太阳系中的行星,如地球和火星,它们被认为是岩石的。

“热岩行星大气中的水蒸气将代表系外行星科学的重大突破。但我们必须小心,并确保这颗恒星不是罪魁祸首,”该研究的合著者、马里兰州约翰霍普金斯大学应用物理实验室韦伯观测项目的首席研究员凯文史蒂文森在一份声明中说。

观察GJ 486 b的小组观察了这颗行星两次从它的恒星前面穿过,然后他们使用多种方法分析望远镜仪器捕获的数据。

当行星从它们的恒星前面经过时,也被称为凌日,星光可以穿透行星的大气层,突出不同气体和元素的化学痕迹。韦伯数据分析的结果表明,GJ 486 b周围存在水蒸气。

但天文学家对这些发现的解释非常谨慎,因为水蒸气可能与恒星本身有关。

“我们看到了一个信号,几乎可以肯定是由水引起的。但我们还不能确定水是否是行星大气的一部分,这意味着这颗行星有大气层,或者我们只是看到了来自恒星的水特征,”该研究的主要作者、图森亚利桑那大学的博士后研究助理萨拉·莫兰在一份声明中说。

水蒸气甚至存在于太阳黑子区域。太阳黑子或恒星黑子是恒星上看起来较暗的区域,因为它们比表面的其他部分更冷。

研究人员表示,由于GJ 486 b所在的红矮星比太阳小得多,温度也低得多,因此它的恒星黑子中可能含有更多的水蒸气——足以产生一个信号,而这个信号可能被误解为围绕着这颗紧密环绕的系外行星的行星大气。

“我们没有观察到这颗行星在凌日期间穿越任何恒星黑子的证据。但这并不意味着这颗恒星的其他地方没有黑子。而这正是将水信号印在数据中的物理场景,最终可能看起来像一个行星大气,”该研究的合著者瑞安麦克唐纳在一份声明中说,他是安娜堡密歇根大学的美国宇航局萨根研究员。

随着时间的推移,恒星的热量和辐射可能会侵蚀GJ 486 b的潜在大气层。如果这颗系外行星目前有大气层,它就需要源源不断的补给,比如火山喷发的蒸汽。

未来使用韦伯望远镜上的不同仪器对这颗行星进行观察,可能会揭示有关水蒸气来源的更多细节。

史蒂文森说:“它将多种仪器结合在一起,将真正确定这颗行星是否有大气层。”

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