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標題: 韋伯測量到系外岩石行星的溫度 [打印本頁]

作者: jiunn36 時間: 2023-4-6 08:17 AM 標題: 韋伯測量到系外岩石行星的溫度

本帖最後由 jiunn36 於 2023-4-6 08:18 AM 編輯

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　　TRAPPIST-1是一顆超冷紅矮星﹐位於寶瓶座﹐距離我們約40光年。這顆恆星僅比木星大一點﹐質量約為太陽的8%。2017年初﹐天文學家宣佈這顆恆星擁有7顆岩石行星﹐這些行星的大小和質量都與太陽系內的岩石行星相似﹐但卻更加靠近它們的恆星﹐軌道週期都非常短。
　　這些行星中有3顆位於該恆星的適居帶﹐這表示它們可能擁有適合生命存在的條件。其中TRAPPIST-1b是最靠近母恆星的行星﹐其軌道約為地球到太陽距離的百分之一﹐接收的能量約是地球從太陽獲得能量的4倍。根據韋伯中紅外成像-光譜儀(MIRI)的數據分析﹐其白天的溫度約為攝氏227度。雖然它並非位於適居帶中﹐但對此行星的觀測可以提供有關其兄弟行星﹐以及其他紅矮星系統重要的訊息。
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顯示行星TRAPPIST-1b移動到恆星後面時TRAPPIST-1系統的亮度變化。當行星在恆星旁﹐恆星和行星日側發出的光都到達望遠鏡﹐系統顯得更亮。但當行星位在恆星後面時﹐行星發出的光被阻擋﹐只有星光到達望遠鏡﹐導致亮度降低。
　　研究人員表示銀河系中此類恆星的數量是太陽般恆星的10倍﹐它們擁有岩石行星的可能性是太陽般恆星的2倍。它們也非常活躍﹐年輕時非常明亮﹐發出的閃焰和X射線可以摧毀大氣層。如果我們想瞭解紅矮星周圍的適居性﹐TRAPPIST-1系統是一個很棒的實驗室﹐是我們觀察岩石行星大氣層的最佳目標。之前使用哈伯和史匹哲太空望遠鏡對TRAPPIST-1b觀測時﹐沒有發現大氣層存在的證據﹐但無法排除存在濃密大氣層的可能性﹐而減少不確定性方法是測量該行星的溫度。此行星因潮汐鎖定﹐因此一側恆面向恆星﹐而另一側則始終處於黑暗。大氣層可以用來循環和重新分配熱量﹐如果它擁有大氣層﹐那麼白天那一側的溫度將會比沒有大氣層時來的涼爽。
　　當行星從它的恆星後面經過時﹐這種只觀察到來自恆星光的現象稱為次食(secondary eclipse)。天文學家使用次食光度法(secondary eclipse photometry)﹐測量了TRAPPIST-1系統的亮度變化。雖然TRAPPIST-1b的溫度不足以發出可見光﹐但它確實會發出紅外光。透過恆星和行星的總亮度減去恆星自身(在次食期間)的亮度﹐天文學家可以成功地計算出行星發出了多少紅外光。由於恆星比行星亮1,000多倍﹐亮度變化小於0.1%﹐韋伯探測到次食本身就是一個重要的里程碑。團隊分析了來自5個獨立的次食觀測數據﹐將結果與顯示在不同情況下溫度應該是多少的電腦模型進行比對﹐結果與由裸露岩石構成的黑體幾乎完全一致﹐沒有大氣來循環熱量﹐也沒有看到任何光被二氧化碳吸收的跡象。
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　　TRAPPIST-1b的其他次食觀測正在進行中﹐希望最終能捕捉到一個完整的軌道亮度變化相位曲線﹐這將使他們能夠看到溫度從白天到夜晚的變化﹐並確認該行星是否有大氣層。這是我們第一次能夠探測到來自岩石行星的輻射﹐這將是發現系外行星非常重要的一步。相關研究成果將發表於《Nature》期刊上。

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