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天降铁水的系外行星WASP-76b,意外发现云层有美丽光环

WASP-76b是常被研究的系外行星之一,温度极高且背阳面下著金属雨,天文学家对它的印象多是恶劣、混乱、地狱。然而最近新观测数据表明,它可能具有仅在地球、金星观察过的彩虹状光学现象。

每探索一次WASP-76b,天文学家就发现它越奇怪。这颗系外行星距离我们637光年,绕著质量比太阳大50%、温度比太阳高500℃的恒星运行,由于被恒星潮汐锁定,行星其中一侧永远面对灼热阳光,向阳面大气层被加热至2,000℃,温度高到足以蒸发金属铁和铅。

然而到了永远照不到光的背阳面,温度又立刻降低至约1,500℃,极端温差形成时速超过16,000公里的强风,同时铁蒸气凝结形成铁云,从天空滴下熔化铁雨,如此奇景使得WASP-76b自2013年发现以来,成为天文学家热爱研究的对象之一。

WASP-76b背阳面下铁雨想象图。(Source:欧洲太空总署

最近,欧洲太空总署Cheops卫星、NASA凌日系外行星巡天卫星(TESS)观测数据又发现新现象。

当光线穿过云或雾的水滴,会产生看起来类似彩虹的同心环光学效果(实际上与彩虹截然不同),而Cheops卫星3年23次观测表明,WASP-76b的明暗边界(向阳面与背阳面交汇处)光量出现惊人增加幅度,科学家认为这种光度很由强烈、局部、各向异性反射引起的光环效应。

我们从未在太阳系之外见过光环,因为它需符合非常特殊的条件,首先要有接近完美球形(均匀且稳定)的大气粒子;其次,母恒星需直接照射这颗行星;第三,观察者还要处于正确方向,才能看见这种奇妙光芒。

在WASP-76b发现光环效应,表明大气中存在由完美球形水滴组成的云,且这些水滴已持续存在至少3年或需不断补充。而为了让这种云一直存在,大气温度也需随时间推移保持稳定,暗示长期以来一直被认为动荡混乱的WASP-76b,其实相对和平。

未来韦伯太空望远镜的NIRSPEC仪器投入后续观测,可以进一步验证WASP-76b令人著迷的“额外光芒”是否为罕见光环效应。

新论文发表在《天文与天体物理学报》(Astronomy&Astrophysics)。

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