不会反光的“黑色行星”背后隐藏着什么样的秘密?

 

御夫座“黑星”的现身。...



御夫座“黑星”的现身。



漆黑的WASP-12b(艺术想象图)。NASA / ESA / G. Bacon(STScI)

天文学家发现了一颗“黑星”,一颗反照率只有0.064的炽热行星。与之相比,地球的反照率是0.37,月球反照率是0.12,太阳系反照率最高的天体——土卫二“恩克拉多斯”反照率是1.4。假如它没有围绕着它的主星旋转,那我们可能根本看不到它。

这颗名为WASP-12b的行星距离我们大约1400光年,位于御夫座。它在2008年就已被发现,并一直受到关注。它的半径大约是木星的2倍,公转周期只相当于地球上的一天多,是一颗名副其实的“炽热木星”(天文学家对系外行星的一种通俗分类)。

WASP-12b的主星WASP-12A是一颗和太阳类似的恒星。和主星极近的距离导致WASP-12b日照面的温度高达2600摄氏度,主星的引力作用还导致它的外形扭曲,变成了蛋形。

虽然此前人们发现过特别黝黑的“炽热木星”,却不足以解释WASP-12b反照率为什么如此之低。因为那些行星温度虽然也很高,比WASP-12b却要低得多。它们之所以黝黑是因为它们的大气中存在云层和碱金属,故而能够更有效地吸收光辐射。但在WASP-12b身上不是这样,它的温度要高很多。

日照面的极端高温会导致云层无法形成,碱金属在这种温度下会被离子化。即便是氢分子,也会在此被分解为单个原子,导致这颗行星的大气更像低质量恒星的大气。而这可能就是它反照率如此之低的原因。

2016年10月,加拿大麦吉尔大学的Taylor Bell和英国埃克斯特的一些天文学家在一次掩星事件中对WASP-12b的反照率进行了测量。掩星事件发生时,WASP-12b几乎是全相(如同满月那样),且转到了其主星WASP-12A的背后。此时,是测量其反照率的最佳时机。天文学家们使用哈勃太空望远镜上的光谱仪,在几个不同的波长上,对WASP-12b的反照率进行了测量,然后把测量结果和预期光谱理论模型进行了比较。结果发现实际结果和当前的两个理论模型都不符合。测量结果显示,WASP-12b的大气主要是由原子氢和氦组成的。

WASP-12b是第二颗通过光谱分析测得反照率的行星。此前还有一颗这样的行星,名为HD 189733b,也是一颗“炽热木星”。



HD 189733b艺术想象图。维基百科

光谱数据可以反映行星反射光的特点,因此还能反映行星的颜色。HD 189733b是深蓝色的,而WASP-12b在所有波段上都不反射光线。它之所以能被看到,只是因为温度太高,现在的它就像一块烧红了的铁,在太空中泛着红光。假如不那么热,那么它就是漆黑的。

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