返回第9章 HD 209458 b  Travel旅行首页

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径——比木星大,但质量更小,符合“膨胀热木星”的特征。

重复观测:后续数年的跟踪观测,确认了亮度下降的周期稳定在3.52天——这是行星轨道的铁证。

1999年11月,团队在《天体物理学报》发表论文,正式宣布:发现第一颗通过凌星法确认的系外行星——hd

b。

但此时,没人想到,这颗行星的“秘密”,远不止“存在”那么简单。

二、hd

b的“本体画像”:一颗“膨胀的热木星”

要理解hd

b的大气,必须先搞清楚它的“基本体质”——这是一颗典型的热木星(hot Jupiter),但比太阳系的木星更“极端”。

2.1 物理参数:比木星大,却更“轻”

hd

b的核心数据,至今仍是系外行星的“经典案例”:

质量:0.69 _J(木星质量,约220倍地球质量);

半径:1.38 R_J(木星半径,约1.38x公里);

密度:0.37 g\/3(仅为木星密度的1\/4,地球的1\/35);

轨道周期:3.52天(比水星绕太阳的周期还短10倍);

轨道半长轴:0.047 AU(约700万公里,仅为水星轨道的1\/6)。

这些参数指向一个结论:这是一颗“膨胀”的热木星。为什么?因为它离恒星太近了。

2.2 热木星的“诞生”:从远方到“火炉”

热木星的形成,至今仍是系外行星研究的“未解之谜”,但主流理论有两种:

原位形成:在恒星的“雪线”内(水冰无法存在的区域)直接形成,但由于气体盘的温度高,只能聚集氢氦,无法形成岩石行星;

迁移形成:在雪线外形成(类似木星),然后通过引力相互作用“迁移”到恒星附近——hd

b的轨道周期极短,更符合“迁移说”。

无论哪种方式,它的“近恒星轨道”都导致了两个关键结果:

潮汐加热:恒星的引力会拉伸行星,产生摩擦热,使行星内部温度升高(核心温度可能达10? K);

大气膨胀:高温让行星大气中的分子运动加剧,大气层向外扩张——hd

b的半径比木星大38%,正是因为大气被“吹”起来了。

2.3 与木星的对比:命运的分叉点

太阳系的木星,轨道半径5.2 AU,离太阳足够远,大气稳定;而hd

b,离恒星只有0.047 AU,相当于“把木星放在水星轨道上”。这种差异,直接决定了它们的“命运”:

木星的大气层厚达数千公里,核心是液态金属氢;

hd

b的大气层更“稀薄”(但更活跃),且正在被恒星风剥离。

三、大气的“首次曝光”:2001年的“钠线惊喜”

2001年,天文学家用哈勃太空望远镜(hSt)的StIS光谱仪,对hd

b的凌星事件进行了更精细的观测——这一次,他们要找的,是行星大气的“指纹”。

3.1 透射光谱:从恒星的光里“提取”行星的大气

当行星凌星时,恒星的光会穿过行星的大气层,再到达地球。此时,大气中的分子会吸收特定波长的光,形成吸收线——就像透过彩色玻璃看灯光,玻璃的颜色会“过滤”掉某些波长。

天文学家的目标,就是从恒星的光谱中,找出这些“过滤”

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