美國國家航空航天局的哈勃望遠鏡觀察三年來系外行星大氣的變化
這是一個藝術家對系外行星WASP-121 b的概念，也被稱為Tylos。航空航天哈勃化這顆系外行星的局的鏡觀外觀是基于哈勃對該天體的模擬數(shù)據(jù)。利用哈勃望遠鏡的望遠觀測，另一組科學家此前報告了檢測到重金屬，察年如鎂和鐵，系外行星從超高溫木星系外行星的大氣的變高層大氣中逸出；將其標記為第一次這樣的檢測。這顆系外行星正在危險地靠近其主恒星，美國大約是航空航天哈勃化地球到太陽距離的2.6%，處于被恒星潮汐力撕裂的局的鏡觀邊緣。強大的望遠引力改變了行星的形狀。一個國際天文學家小組在2016年、察年2018年和2019年收集并重新處理了哈勃對系外行星的系外行星觀測結果。這為他們提供了一個獨特的大氣的變數(shù)據(jù)集，使他們不僅可以分析WASP-121 b的美國大氣，還可以比較幾年來系外行星的大氣狀態(tài)。他們發(fā)現(xiàn)了WASP-121 b的觀測隨時間變化的明顯證據(jù)。然后，該團隊使用復雜的建模技術來證明這些時間變化可以用系外行星大氣中的天氣模式來解釋。鳴謝:uux.cn/美國國家航空航天局、歐空局、昆廷·昌格亞特(歐空局/STScI)、馬赫迪·扎馬尼(歐空局/哈勃)
（神秘的地球uux.cn）據(jù)空間望遠鏡科學研究所(STScI)：通過結合美國國家航空航天局哈勃太空望遠鏡幾年的觀察以及進行計算機建模，天文學家發(fā)現(xiàn)了在880光年外一顆熾熱的木星大小的行星上旋轉的大規(guī)模氣旋和其他動態(tài)天氣活動的證據(jù)。
這顆名為WASP-121 b的行星不適合居住。但這一結果是研究遙遠世界天氣模式的重要早期步驟，也許最終會發(fā)現(xiàn)具有穩(wěn)定、長期氣候的潛在宜居系外行星。
在過去的幾十年里，對我們太陽系中鄰近行星的詳細望遠鏡和航天器觀測表明，它們的湍流大氣不是靜止的，而是不斷變化的，就像地球上的天氣一樣。這種可變性也應該適用于其他恒星周圍的行星。但是，要真正測量這種變化，需要大量細致的觀察和計算建模。
為了實現(xiàn)這一發(fā)現(xiàn)，一個國際天文學家小組收集并重新處理了2016年、2018年和2019年拍攝的WASP-121 b的哈勃觀測數(shù)據(jù)。
他們發(fā)現(xiàn)這顆行星有一個動態(tài)的大氣層，隨著時間而變化。該團隊使用復雜的建模技術來證明這些戲劇性的時間變化可以用系外行星大氣中的天氣模式來解釋。
研究小組發(fā)現(xiàn)，WASP-121 b的大氣顯示出觀測結果之間的顯著差異。最引人注目的是，由于系外行星面向恒星的一面和黑暗面之間的巨大溫差，可能會有大規(guī)模的天氣鋒、風暴和大規(guī)模的氣旋反復產生和破壞。他們還探測到系外行星最熱區(qū)域和行星上最靠近恒星的點之間的明顯偏移，以及系外行星大氣化學成分的可變性(通過光譜測量)。
該團隊通過使用計算模型來幫助解釋觀測到的系外行星大氣變化，從而得出了這些結論。“我們的系外行星大氣模擬的非凡細節(jié)使我們能夠準確地模擬WASP-121 b這樣的超高溫行星的天氣，”位于加利福尼亞州帕薩迪納的加州理工學院博士后杰克·斯金納解釋道，他也是這項研究的共同領導者。“在這里，我們通過將觀測約束與大氣模擬相結合，向前邁出了重要的一步，以了解這些行星上隨時間變化的天氣。”
“這是一個非常令人興奮的結果，因為我們正在觀察系外行星的天氣模式，”該小組的主要研究員之一，馬里蘭州巴爾的摩太空望遠鏡科學研究所的歐洲航天局研究員昆廷·昌蓋特說。“研究系外行星的天氣對于了解其他世界系外行星大氣的復雜性至關重要，特別是在尋找具有可居住條件的系外行星方面。"
這項工作發(fā)表在arXiv預印本服務器上。
WASP-121 b距離其母星如此之近，以至于軌道周期只有1.27天。這種近距離意味著行星被潮汐鎖定，因此同一個半球總是面對著恒星，就像我們的月亮總是有相同的一面指向地球一樣。在這顆行星面向恒星的一側，白天的溫度接近3450華氏度(2150開爾文)。
該團隊使用了四組哈勃對WASP-121 b的檔案觀測數(shù)據(jù)。完整的數(shù)據(jù)集包括WASP-121 b在其恒星前面過境的觀測數(shù)據(jù)(拍攝于2016年6月)；WASP-121 b從其恒星后面經過，也稱為二次日食(2016年11月拍攝)；WASP-121 b的亮度是其相對于恒星的相位角的函數(shù)(地球在圍繞其母星旋轉時從系外行星接收到的不同數(shù)量的光，類似于我們月球的相位周期)。這些數(shù)據(jù)分別拍攝于2018年3月和2019年2月。
Changeat說:“組合的數(shù)據(jù)集代表了對單個行星的大量觀測時間，是目前唯一一致的重復觀測數(shù)據(jù)集。”我們從這些觀察中提取的信息被用來推斷WASP-121 b在不同時間的大氣化學、溫度和云層。這為我們提供了一幅地球隨時間變化的精美圖片。"
哈勃的獨特能力也體現(xiàn)在它將通過從12月1日開始的第31周期觀測實現(xiàn)的廣闊的科學計劃中。哈勃大約三分之二的時間將用于成像研究，而其余的時間將分配給光譜學研究，如WASP-121 b所用的研究。關于第31周期科學的更多細節(jié)在最近的一份聲明中。
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