人類首次在系外行星大氣中發(fā)現(xiàn)鐵

英國(guó)《自然》雜志15日發(fā)表了一項(xiàng)行星科學(xué)重磅研究：天文學(xué)家們確認(rèn)在一顆“發(fā)高燒”的系外行星KELT-9b的大氣中，探測(cè)到了鐵和鈦。這是人類歷史上首次在系外行星大氣中發(fā)現(xiàn)鐵。

KELT-9b是一個(gè)非常罕見的例子，它作為一顆行星，因?yàn)檎?ldquo;發(fā)燒”，溫度幾乎與一個(gè)暗恒星相當(dāng)。這是由于它的運(yùn)行軌道太過(guò)于接近主星，強(qiáng)輻射使得其表面溫度極高，甚至也“活”不了多久。嚴(yán)格來(lái)講，KELT-9b是一種超高溫類木行星，這類行星是恒星和氣態(tài)巨行星之間的過(guò)渡天體，天文學(xué)家此前曾預(yù)測(cè)，KELT-9b的大氣無(wú)云。而鐵雖然是豐度最高的過(guò)渡金屬元素，但由于耐火性較好，天文學(xué)家從未在系外行星大氣中直接探測(cè)到鐵。

不過(guò)，在高溫狀態(tài)下，大氣中的鐵和其他過(guò)渡金屬元素，并不以結(jié)合分子或云粒子的形式存在，而僅以原子的形式存在，天文學(xué)家由此預(yù)測(cè)，KELT-9b的可見光波長(zhǎng)范圍內(nèi)應(yīng)該能檢測(cè)到鐵元素譜線。

此次，瑞士伯爾尼大學(xué)研究人員延斯·霍伊梅克斯、凱文·亨及同事，借助西班牙加那利群島拉帕爾馬島的國(guó)家伽利略天文望遠(yuǎn)鏡上裝載的北方高精度徑向速度行星搜索器（HARPS-N）光譜儀，于2017年7月31日至8月1日夜間對(duì)KELT-9b的高分辨透射譜中的金屬元素譜線進(jìn)行了辨認(rèn)。

研究團(tuán)隊(duì)采集并分析了KELT-9b從其母星前面經(jīng)過(guò)時(shí)的數(shù)據(jù)，檢測(cè)到了中性鐵原子和一次電離鐵（Fe和Fe+）以及一次電離鈦（Ti+）。研究人員還發(fā)現(xiàn)，檢測(cè)到的Fe+譜線比Fe譜線強(qiáng)度要大，并據(jù)此分析認(rèn)為，KELT-9b的大氣溫度約超過(guò)了4000開氏度（3726.85℃）。此次的發(fā)現(xiàn)和這顆行星的狀態(tài)都顛覆了以往的認(rèn)知，將進(jìn)一步推動(dòng)行星演化學(xué)研究。（張夢(mèng)然）