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天文学家在系外行星大气中首次发现钾

2019-09-16 15:19:14  来源:科技日报

据物理学家组织网近日报道,美国一个天文学家团队采用高分辨率光谱学,首次在系外行星的大气中探测到化学元素钾。

20年前,科学家预测,可以在“热木星”的大气层中探测到钾和钠。“热木星”是一种气态行星,其温度为几千摄氏度,距离其主恒星比较遥远。虽然科学家此前已在“热木星”的大气中发现了钠,但一直没有发现钾。

现在,由美国物理联合会(AIP)的博士生英格·凯尔斯领导的团队,借助位于亚利桑那州的大型双目望远镜(LBT)上的波茨坦梯形偏振光谱仪(PEPSI),对类木星系外行星HD189733b上的大气进行了深入研究,首次发现了钾。

HD189733b距地球64光年,大小与木星相仿,围绕其母星(一颗红巨星)运行,公转周期为53小时。在本研究中,科学家们借助凌日法——行星经过恒星面前时,恒星的光会发生变化,分析恒星光谱的变化,发现了钾。

在光谱中,不同元素会产生不同的吸收标记,对其进行分析,可以分析大气的组成。然而,“热木星”大气层中云层的存在会极大地削弱光谱的吸收特性,因此很难探测到它们。即使对HD189733b这颗科学家们目前研究得最好的“热木星”,迄今为止,科学家对光谱上各种元素的吸收情况也知之甚少。

现在,借助LBT的聚光能力和PEPSI的高光谱分辨率,研究团队首次获得了高分辨率图像,确认了钾的存在。有了这些新的测量数据,研究人员可以比较钾和钠的吸收信号,从而更多地了解这些系外行星大气中的冷凝或光电离等过程。

凯尔斯说:“我们在凌日期间拍摄了一系列光谱,并比较了吸收深度。在凌日过程中,我们检测到了钾元素的特征,但这些特征如预期的那样,在凌日前后消失了,这表明吸收是由行星大气引起的。”

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