距地球 640 光年的炙熱系外行星會下鐵雨
天文學家使用智利阿他加馬沙漠(Atacama Desert)歐洲南方天文台(European Southern Observatory)的甚大望遠鏡(Very Large Telescope)觀察到一顆奇特的星球,並認為上面可能下著鐵雨。
高溫差行星
這顆極度炙熱的巨大太陽系外行星(exoplanet)座落於約 640 光年的雙魚座,被命名為 WASP-76b。這顆行星白天溫度會攀升至攝氏 2,400 度,高溫足以使金屬蒸氣化,強風則帶著鐵蒸氣在夜晚凝結成鐵雨。主導此研究的瑞士日內瓦大學(University of Geneva)大衛·艾倫萊希教授(David Ehrenreich)表示:「我們可以說這顆星球在晚上會下雨,而且是下鐵雨。」
會發生這種奇特的現象,是因為這顆行星永遠只會以其中一面對著其母恆星(parent stat),這一面永遠是白天(永晝區),而另一面則是永遠的黑夜(永夜區)。就像月球永遠以同一面朝向地球軌道運行一樣,WASP-76b 也是「潮汐鎖定」(tidally locked),也就是說,繞其自轉軸旋轉一圈所需的時間,與繞恆星公轉一圈所需的時間相同。
在永晝區,WASP-76b 從其母恆星獲得的輻射是地球從太陽獲得能量的數千倍。它如此的酷熱,以至於可以將分子分解成原子,而鐵等金屬則蒸發到大氣中。在日間及夜間的極端溫差形成強勁的風,帶著鐵蒸氣從極熱的永晝區吹向陰涼、溫度降至約攝氏 1,500 度的永夜區。
[related-post url=”https://tomorrowsci.com/science/%e7%a7%91%e5%ad%b8%e5%ae%b6-%e5%a4%aa%e9%99%bd%e7%b3%bb%e5%a4%96-%e9%a6%96%e5%ba%a6%e7%99%bc%e7%8f%be-%e9%81%a9%e5%b1%85%e6%98%9f%e7%90%83-31%e5%85%89%e5%b9%b4/”]大氣化學差異
此研究表示,WASP-76b 不僅有不同的日夜溫度,永晝區和永夜區的化學性質也不同。天文學家使用安裝在歐洲南方天文台甚大望遠鏡上的「岩石太陽系外行星及穩定光譜觀察用階梯光學光譜儀」(Echelle Spectrograph for Rocky Exoplanet- and Stable Spectroscopic Observations,ESPRESSO),首次辨識出這顆超熱行星上的化學變異,研究人員在行星永夜區邊界處偵測到強烈的鐵蒸氣訊號。艾倫萊希教授表示:「但令人驚訝的是,我們沒有在永晝區偵測到鐵蒸氣。這是因為在這顆極端星球上,鐵雨是降在永夜區。」
西班牙馬德里天體生物學中心(Centre for Astrobiology)的天體物理學家暨 ESPRESSO 科學團隊主席歐梭里歐博士(María Rosa Zapatero Osorio)補充:「觀察結果顯示,在 WASP-76b 的炙熱白天,鐵蒸氣充斥於大氣中。其中一部分的鐵因為行星自轉及大氣強風而被帶往永夜區。在那裡,鐵遇到了較低溫的環境而凝結,並開始降雨。」
最新觀測設備
WASP-76b 的觀察結果,是 2018 年 9 月 ESPRESSO 建立以來的首次科學觀測。ESPRESSO 最初是設計用來在類似太陽的恆星附近尋找類似地球的行星。然而,事實證明它具有更多用途。歐洲南方天文台的 ESPRESSO 儀器科學家佩卓·菲格拉博士(Pedro Figueira)表示:「我們很快發現甚大望遠鏡出色的收集能力及 ESPRESSO 的極高穩定性,使其成為研究太陽系外行星大氣的主要儀器。」
參考資料: