内容摘要:虽然液态水覆盖了大部分地球表面,但科学家仍在太阳系之外寻找有水的行星。近期,加州理工学院的专家运用一种新技术分析太阳系以外行星的大气成分,并首次在“热木星”(环绕牧夫座恒星的一颗巨行星)的大气中探测到了水蒸气。虽然科学家先前已在少数其他行星上探测到了水,但这些都是在极为特殊的条件下发现的,即当行星从其所环绕的主星前经过时,研究者便能获得信息以测定其大气成分。较早的测量行星体量的RV方法,只能估计行星的最低体量,而这可能比其实际体量低很多,而新技术则提供了测量行星真实体量的方法。虽然目前的技术条件还不能探测环绕类似太阳这样的恒星的类地行星,但很快便有可能研究环绕小体量恒星的行星大气。
关键词:恒星;探测;太阳系;科学家;分析;牧夫座;外行星;主星;环绕;行星大气
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虽然液态水覆盖了大部分地球表面,但科学家仍在太阳系之外寻找有水的行星。近期,加州理工学院的专家运用一种新技术分析太阳系以外行星的大气成分,并首次在“热木星”(环绕牧夫座恒星的一颗巨行星)的大气中探测到了水蒸气。该技术的发展将有助于研究者发现银河系中究竟有多少像地球一样的含水行星。
虽然科学家先前已在少数其他行星上探测到了水,但这些都是在极为特殊的条件下发现的,即当行星从其所环绕的主星前经过时,研究者便能获得信息以测定其大气成分;相应的,当行星远离其主星时,人们仍可通过照片来研究其大气。但是,大量的太阳系外行星并不符合以上条件,因此人们也就无法获得有关其大气的信息。为解决此难题,天体化学家和行星学家们运用一种新技术以探测行星大气中的水。在此之前,科学家已运用类似方法在牧夫座b上探测到了一氧化碳。
该方法利用径向速度(RV)技术(一种通常用于光谱可见区域的技术)来探索未经过主星的外行星。利用多普勒效应,RV探测器传统上被用来确定恒星因其相伴行星的重力作用所产生的位移。较大或较接近其主星的行星,会带来较大的位移。专家们将RV技术扩展到红外区来确定牧夫座b环绕其恒星的轨道,并进一步从光谱学上分析了其光偏移。行星大气的不同成分发出不同波长的光波,而其独特的光信号能让研究者分析其构成分子。通过近红外埃谢勒光谱仪(NIR-SPEC)获得牧夫座b的数据后,研究者便可将水的分子信号与行星的光谱相比较,以确定其大气是否确实含水蒸气。
除了利用光谱技术研究行星大气成分,该方法也为专家们提供了分析巨行星的途径。在计算大气信号以确定是否存在水的同时,科学家也可以确定恒星与星系中行星的三维动态。据此信息,如果知道恒星的体量,便可确定行星的体量。较早的测量行星体量的RV方法,只能估计行星的最低体量,而这可能比其实际体量低很多,而新技术则提供了测量行星真实体量的方法。
虽然新技术增强了行星学家分析太阳系外行星性质的能力,但其仍存在一定的局限。比如,目前该技术限于研究类似“热木星”的牧夫座b的气态巨行星,它们都较大且运行轨道非常接近其主星。
在未来,为了继续分析较冷的行星与较暗的恒星,科学家计划继续探索牧夫座b大气中的其他分子成分。虽然目前的技术条件还不能探测环绕类似太阳这样的恒星的类地行星,但很快便有可能研究环绕小体量恒星的行星大气。







