HAT-P-67b(系外行星)
· 描述:已知半径最大的系外行星之一
· 身份:围绕恒星HAT-P-67运行的热木星,距离地球约1,200光年
· 关键事实:其半径约为木星的2.1倍,密度极低,是研究行星大气逃逸的极佳目标。
第一篇:1200光年的“宇宙”——HAT-P-67b的观测奇遇
2028年夏夜,秦岭深处的紫金山天文台盱眙观测站,28岁的天文学家苏晴裹着薄羽绒服,盯着电脑屏幕上跳动的曲线,指尖冻得发僵。山风穿过穹顶的缝隙,吹得控制室的窗帘哗哗作响,远处蛙鸣和虫叫混在一起,像宇宙在耳边低语。她负责的“系外行星凌日巡天项目”已运行三年,每晚监测数百颗恒星,却从未见过如此“任性”的光变曲线——恒星HAT-P-67的亮度,每隔4.2天就会毫无征兆地暴跌15%,像被一块巨大的海绵吸走了光。
“这不可能……”苏晴揉了揉眼睛,反复核对数据。凌日法中,行星遮挡恒星的亮度下降幅度与行星半径直接相关:木星大小的行星遮挡太阳,亮度仅降1%;若下降15%,意味着这颗行星的半径至少是木星的10倍——但已知的系外行星中,最大半径也不过木星的2倍。“肯定是仪器故障,”她对着手里的保温杯嘟囔,“明天得找工程师校准传感器。”
可第二天复查时,异常依旧。更奇怪的是,当她调取恒星的径向速度数据(通过光谱偏移测引力晃动),发现HAT-P-67的光谱线竟有规律地“摇摆”:每隔4.2天,谱线向红端偏移一次,幅度足以被一颗质量不小的行星牵引。“凌日 径向速度双重证据……”苏晴的心跳突然漏了一拍,“这不是故障,是真的有一颗‘巨无霸’行星在围着它转!”
一、“ puff planet ”的登场:当木星变成“”
确认行星存在的消息像颗炸弹,在团队里炸开了锅。苏晴的导师、50岁的陈教授推了推老花镜,盯着屏幕上的参数半天没说话:“半径2.1倍木星,质量却只有木星的一半?这密度……”他调出密度计算公式(质量除以体积),屏幕上跳出个惊人的数字:0.08克/立方厘米——比水的密度还低,甚至接近木星的1/8。“这哪是行星,分明是颗会飞的‘宇宙’!”陈教授打了个比方,“如果把木星比作实心铅球,它就是空心充气气球,一戳就破。”
这颗被命名为HAT-P-67b的行星,从此有了个绰号:“ puff planet ”( puff 意为“蓬松”)。它围绕的恒星HAT-P-67是颗黄白色的主序星,比太阳略大,距离地球1200光年——光从那里出发,要穿越1200年的星际尘埃和黑暗,才能抵达地球的望远镜。苏晴常想:此刻她看到的HAT-P-67b,其实是它1200年前的模样,那时北宋还在与辽对峙,马可·波罗刚踏上东方之旅。
“它为什么这么‘蓬松’?”团队里的实习生小陆啃着包子凑过来,“是不是像爆米花一样,被恒星烤胀了?”
陈教授笑了:“差不多。HAT-P-67b是‘热木星’——离恒星极近,公转周期只有4.2天,表面温度超过2000℃。高温让行星大气中的氢氦气体剧烈膨胀,就像气球被吹大,所以半径远超正常行星。”他指着模拟图:HAT-P-67b的大气层像层薄纱,包裹着可能存在的岩石核心,整体看起来像个透明的肥皂泡,“但这么低的密度,连肥皂泡都不如,更像宇宙里的‘云’。”
二、“大气逃逸”的现场直播:恒星风如何“啃食”行星
研究HAT-P-67b的初衷,本是验证“热木星膨胀理论”,但苏晴很快发现了更惊人的现象:它的 atmosphere (大气)正在被恒星“吃掉”。
2029年春,苏晴用哈勃望远镜的紫外通道观测HAT-P-67b,捕捉到一组诡异的光谱:行星凌日时,恒星的紫外光被大气中的氢原子强烈吸收,形成一条宽达数百公里的“吸收带”——这说明大气中的氢正以每秒50公里的速度向外逃逸,像决堤的洪水。“这哪是行星,分明是恒星的‘大气供应站’,”苏晴在组会上说,“它把自己的大气‘喂’给了恒星。”
团队用计算机模拟了这个“啃食”过程:HAT-P-67b离恒星太近(仅0.06天文单位,水星到太阳距离的1/5),恒星的高温辐射和带电粒子流(恒星风)不断剥离它的大气。逃逸的氢云在行星后方拖出一条长达数百万公里的“尾巴”,像彗星的彗尾,却比彗星尾壮观百倍。“我们看到的不是一颗行星,是一场持续了百万年的‘大气大逃亡’,”陈教授指着模拟动画,“再过10亿年,HAT-P-67b可能会失去所有大气,只剩个光秃秃的岩石核,像被啃剩的鱼骨头。”
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