超大望远镜观测下雨铁水的极端系外行星

该图显示了系外行星WASP-76b的夜景。超热的巨型系外行星在白天的温度会攀升至2400摄氏度以上，足以使金属蒸发。强风将铁蒸气带到凉爽的夜晚，在那儿凝结成铁滴。在图像的左侧，我们看到系外行星的傍晚边界，在此边界从白天过渡到夜晚。

研究人员使用ESO的超大望远镜（VLT）观察到一个极端的行星，他们怀疑它会下铁。超热的巨型系外行星在白天的温度会攀升至2400摄氏度以上，足以使金属蒸发。强风将铁蒸气带到凉爽的夜晚，在那儿凝结成铁滴。

瑞士日内瓦大学教授戴维·埃伦里希（David Ehrenreich）说：“可以说，这颗行星晚上会下雨，除了会下铁。”他领导了一项研究（今天（2020年3月11日）发表在《自然》（Nature）上）关于这颗奇异系外行星的研究。它被称为WASP-76b，位于双鱼座星座约640光年。

之所以会发生这种奇怪的现象，是因为“铁雨”行星只向其母恒星露出一张脸，即白天，而其凉爽的夜晚仍留在永恒的黑暗中。就像月球绕地球轨道运行一样，WASP-76b被“潮汐锁定”：绕轴旋转所需的时间与绕恒星旋转所需的时间一样长。

这张全景照片是在塞罗帕拉纳尔（Cerro Paranal）的美丽暮光中捕捉到ESO超大望远镜（VLT）的。VLT的外壳在图片中脱颖而出，因为其中的望远镜已为研究宇宙的夜晚做好了准备。VLT是世界上功能最强大的高级光学望远镜，由四个直径为8.2米的主镜的单位望远镜和四个可移动的1.8米辅助望远镜（AT）组成，这些望远镜可以在图像的左上角看到。

在白天，它从母星那里接收到的辐射比地球从太阳那里得到的辐射要多数千倍。太热了，分子分裂成原子，铁等金属蒸发到大气中。白天和晚上之间的极端温差导致强劲的风将铁蒸气从超热的白天带到凉爽的晚上，在晚上温度降低到1500摄氏度左右。

这项新的研究表明，WASP-76b不仅具有不同的昼夜温度，而且还具有独特的昼夜化学性质。天文学家利用智利阿塔卡马沙漠中ESO VLT上的新型ESPRESSO仪器，首次发现了超热气体巨行星上的化学变化。他们在傍晚的边界处发现了强烈的铁蒸气信号，该边界将行星的白天和黑夜分隔开来。“但是令人惊讶的是，我们早上没有看到铁蒸气，”埃伦赖希说。他说，原因是“这颗极端系外行星的夜间正在下铁。”

智利ESO超大型望远镜上的ESPRESSO仪器首次使用了所有8.2米单元望远镜中的全部四个的组合光。以这种方式组合来自单筒望远镜的光，使VLT就收集面积而言成为现有最大的光学望远镜。该图片以高度简化的形式显示了所有四个VLT单元望远镜收集的光如何在位于VLT平台下方的ESPRESSO仪器中组合。

“观察表明，在WASP-76b炎热的白天，大气中铁蒸气丰富。”西班牙马德里天体生物学中心天体物理学家，ESPRESSO科学团队主席玛丽亚·罗莎·萨帕特罗·奥索里奥（MaríaRosa Zapatero Osorio）补充道。“由于行星的自转和大气风，这种铁的一部分被注入到了夜晚。在那里，熨斗会遇到更凉爽的环境，冷凝水和雨水。”

该结果是从2018年9月由建立该仪器的科学财团使用ESPRESSO进行的第一笔科学观测获得的：来自葡萄牙，意大利，瑞士，西班牙和ESO的团队。

ESPRESSO是用于岩石系外行星和稳定光谱观测的Echelle光谱仪，其最初目的是在类似太阳的恒星周围搜寻类似于地球的行星。但是，事实证明它具有更多的用途。“我们很快意识到VLT的强大收集能力和ESPRESSO的极高稳定性使其成为研究系外行星大气的主要机器，”智利ESO的ESPRESSO仪器科学家Pedro Figueira说。

Ehrenreich总结道：“我们现在拥有的是一种全新的方式来追踪最极端系外行星的气候。”

阅读此研究的更多信息，请阅读巨型，超高温的WASP-76b行星铁雨。

2020年3月11日发表在《自然》杂志上的一篇论文介绍了这项研究“超热巨系外行星中铁的夜间凝结”。

该团队由David Ehrenreich（日内瓦大学，日内瓦天文台[UNIGE]），Christophe Lovis（UNIGE），Romain Allart（UNIGE），MaríaRosa Zapatero Osorio（西班牙马德里天体生物学中心[ CSIC-INTA]），弗朗切斯科·佩佩（UNIGE），斯特凡诺·克里斯蒂亚尼（Stefano Cristiani）（意大利的里雅斯特天文学协会[INAF的里雅斯特]），拉斐尔·雷波罗（西班牙的特内里费岛的加纳里亚斯天文学研究所[IAC]），努诺·C·桑托斯（Nuno C. Santos（葡萄牙波尔图大学西班牙航空航天研究所[IA / UPorto]葡萄牙波尔图大学西班牙航空航天大学[FCUP]），弗朗切斯科·波尔萨（INAF气象台，天文学家意大利[INAF Brera]），Olivier Demangeon（IA / UPorto），Xavier Dumusque（UNIGE），Jonay I.GonzálezHernández（IAC），NúriaCasasayas-Barris（IAC），DamienSégransan（UNIGE），SérgioSousa（IA / UPorto ），Manuel Abreu（西班牙航空航天大学，葡萄牙里斯本大学，葡萄牙） al [IA / FCUL]和葡萄牙里斯本大学的Fucasade da Faculdade deCiências部门[FCUL]，Vardan Adibekyan [IA / UPorto]，Michael Affolter（瑞士伯尔尼大学物理与空间与居住性研究所和研究中心[伯尔尼] ]），卡洛斯·阿连德·普里托（IAC），亚恩·阿伯特（伯恩），马特奥·阿利夫提（INAF布雷拉），大卫·阿尔维斯（IA / FCUL＆FCUL），曼努埃尔·阿玛特（IA / UPorto），杰拉尔·阿维拉（欧洲南部天文台，加兴北德国慕尼黑（ESO）），维罗妮卡·巴尔迪尼（INAF的里雅斯特），蒂莫西·班迪（伯恩），威利·本茨（伯恩），安德里亚·比安科（INAF布雷拉），埃梅琳·博尔蒙（UNIGE），弗朗索瓦·布奇（UNIGE），文森特·布尔里（UNIGE） ），克里斯托弗·布罗格（伯恩），亚历山大·卡布拉尔（IA / FCUL＆FCUL），乔治·卡尔德龙内（INAF的里雅斯特），恩里克·帕雷（IAC），塞格拉（HM Cegla）（UNIGE），罗伯托·奇拉米（INAF的里雅斯特），若昂·MP科埃略（IA / FCUL和FCUL），Paolo Conconi（INAF布雷拉），Igor Coretti（INAF的里雅斯特），Claudio Cumani（ESO），Guido Cupani（INAF的里雅斯特），Hans Dekker（ESO），Bernard Delabre（E SO），塞巴斯蒂安·迪埃里斯（ESO），瓦伦蒂娜·德奥多里科（Valentina D'Odorico）（意大利比萨的INAF的里雅斯特和苏库拉·范尼高贵），保罗·马尔坎托尼奥（INAF的里雅斯特），佩德罗·菲格拉（Pedro Figueira）（欧洲南部天文台，智利圣地亚哥·智利，智利[ESO智利] ＆IA / UPorto），Ana Fragoso（IAC），Ludovic Genolet（UNIGE），Matteo Genoni（INAF Brera），RicardoGénovaSantos（IAC），Nathan Hara（UNIGE），Ian Hughes（UNIGE），Olaf Iwert（ESO）， Florian Kerber（ESO），Jens Knudstrup（ESO），Marco Landoni（INAF Brera），Baptiste Lavie（UNIGE），Jean-Louis Lizon（ESO），Monika Lendl（奥地利科学院地理与空间研究所，奥地利格拉茨） ），加斯帕雷·卢·库托（ESO智利），查尔斯·迈尔（UNIGE），安东尼奥·曼内斯考（ESO），CJAP马丁斯（IA / UPorto＆Centro deAstrofísicada Universidade do Porto，葡萄牙），丹尼斯·梅杰万（DenisMégevand）（UNIGE）和安德里亚·迈纳（ESO）智利），朱西·米塞拉（意大利巴勒莫INAF观测所），安德里亚·莫迪利亚尼（ESO），保罗·莫拉罗（INAF的里雅斯特及大学基础物理研究所） se，意大利的里雅斯特），Manuel Monteiro（IA / UPorto），Mario Monteiro（IA / UPorto＆FCUP），Manuele Moschetti（INAF Brera），EricMüller（ESO），Nelson Nunes（IA），Luca Oggioni（INAF Brera） ，安东尼奥·奥利维拉（IA / FCUL和FCUL），乔治·帕里尼（INAF布雷拉），卢卡·帕斯奎尼（ESO），恩尼奥·波雷蒂（INAF布雷拉和芬达·伽利略·伽利莱基金会，INAF，西班牙布雷亚·巴哈），何塞·路易斯·拉西拉（IAC），埃多亚多Redaelli（INAF布雷拉），Marco Riva（INA​​F布雷拉），Samuel Santana Tschudi（ESO智利），Paolo Santin（INAF的里雅斯特），Pedro Santos（IA / FCUL和FCUL），Alex Segovia Milla（UNIGE），Julia V.Seidel（ UNIGE），Danuta Sosnowska（UNIGE），Alessandro Sozzetti（INAF Osservatorio Astrofisico di Torino，Pino Torinese，意大利），PaoloSpanò（INAF Brera），AlejandroSuárezMascareño（IAC），Hugo Tabernero（CSIC-INTA＆IA / UPorto） Fabio Tenegi（IAC），StéphaneUdry（UNIGE），Alessio Zanutta（INA​​F Brera），Filippo Zerbi（INAF Brera）。