NASA的Spitzer帮助研究人员更近距离地观察热木星

如果天文学家能够以某种方式将行星从天空中拉出并在实验室中进行分析，那么看起来就像是这张经过艺术修改的图片，说明了NASA的Spitzer太空望远镜的最新研究。红外天文台使天文学家能够仔细研究热木星行星的大气，这些恒星是我们太阳系之外的行星，它们的运行接近其恒
星的炽热。在这张照片中，受计算机模拟启发的艺术版热木星已插入这张照片显示了Spitzer研究员Heather Knutson在她在帕萨迪纳工作的加利福尼亚理工学院的实验室中。实际上，Knutson不会在实验室工作，也不会穿实验室外套和护目镜，但会仔细检查她办公室计算机中的望远镜数
据。NASA / JPL-加州理工学院

研究人员使用NASA的Spitzer太空望远镜，仔细观察了称为热木星的系外行星，揭示了广泛的气候，狂风以及其湍流性质的其他方面。

我们的银河系中充斥着各种各样的行星。除了太阳系的八个近亲行星外，还有800多个所谓的系外行星，它们围绕着太阳以外的恒星旋转。最先被发现的系外行星“物种”之一是炽热的木星，也称为烘烤器。这些是像木星这样的气体巨人，但它们绕着恒星运转，在高温下起泡。

多亏了NASA的Spitzer太空望远镜，研究人员才开始剖析这种奇特的行星，揭示出汹涌的风和其湍流性质的其他方面。最近的研究得出的一个转折是行星的气候范围广。有些覆盖着薄雾，而另一些则是透明的。它们的温度曲线，化学性质和密度也不同。

炙手可热的木星是野兽。它们并不完全适合我们的模型，并且比我们想象的更逼真，剑桥麻省理工学院的Nikole Lewis说，他在《天体物理学》杂志上发表了一篇新的Spitzer论文的主要作者，研究了一种名为HAT-P-的炙手可热的木星。 2b。“我们才刚刚开始将这些行星所发生的事情拼凑起来，而我们仍然不知道最终的情况如何。”

实际上，在太阳系恒星周围发现的第一个系外行星实际上是一个热木星，称为51 Pegasi b。 1995年，瑞士天文学家使用径向速度技术检测到了这种现象，该技术测量了行星拖轮引起的恒星摆动。由于炽热的木星很重并且会迅速绕其恒星鞭打，因此使用这种策略最容易找到它们。随后又有数十个热的木星发现。最初，研究人员认为它们可能代表了我们银河系中除我们自己的太阳系以外的其他行星系统的更常见配置。但是新的研究，包括来自美国宇航局开普勒太空望远镜的研究，表明它们是相对罕见的。

2005年，当Spitzer成为第一台探测系外行星发出的光的望远镜时，科学家们感到非常振奋。斯皮策监视了一颗恒星及其行星（热木星）发出的红外光，因为该行星在一次次日食事件中消失在恒星后面。再次，这项技术最适合热木星，因为它们是最大，最热的行星。

除了观察炽热的木星在其恒星后面滑动外，研究人员还使用Spitzer来监视行星围绕恒星运行的整个行星。这样一来，他们就可以创建全球气候图，从而揭示部分由于猛烈的风，行星的大气从朝阳的高温侧面到凉爽的夜晚的侧面如何变化。（木星经常被潮汐锁定，一侧总是面对恒星，就像我们的卫星被锁定在地球上一样。）

自从第一次观测以来，斯皮策探测了数十个炽热的木星以及一些甚至更小的行星的大气，发现了有关其成分和气候的线索。

“ 2003年Spitzer发射升空时，我们不知道它会证明是系外行星科学领域的巨头，”位于加利福尼亚州帕萨迪纳市的NASA喷气推进实验室的Spitzer项目科学家Michael Werner说。“现在，我们正在更深入地进入比较行星科学领域，在这里我们可以将这些物体视为一类，而不仅仅是个体。”

在这项新研究中，刘易斯及其同事对木星高温进行了最长的Spitzer观测。红外望远镜连续六天盯着HAT-P-2系统，看着它从恒星前方穿过，向后滑动，然后重新出现在另一侧，形成一个完整的轨道。让科学家们感到更兴奋的是，该行星具有类似于彗星的偏心轨道，它与恒星之间的距离为280万英里（450万公里），而最远的距离为930万英里（1500万公里） ）。作为参考，水星距离我们的太阳约2850万英里。

加利福尼亚帕萨迪纳市加利福尼亚理工学院的新论文合着者希瑟·努特森说：“自然界已经为我们提供了使用该系统的完美实验室实验。”“由于行星到太阳的距离发生了变化，因此我们可以观察到加热和冷却所需的时间。好像我们要转动地球上的加热旋钮，然后观察会发生什么。”努特森（Knutson）带领第一支团队在2007年创建了一颗热木星的全球“天气”地图，称为HD 189733 b。

新的HAT-P-2b研究也是在观察热木星的整个轨道的同时，首次使用多种波长的红外光的研究，而不仅仅是使用一种波长的研究。这使科学家能够窥视到地球的不同层。

结果表明，HAT-P-2b接近其轨道最热的部分大约需要一天的时间才能加热，而随着其摆动而变凉则需要4至5天的时间。当它最靠近恒星时，它还表现出温度反转（较热的上层气体）。更重要的是，行星的碳化学似乎以意想不到的方式表现出来，而天文学家仍在努力理解。

“与我们自己的木星相比，这些行星比我们的木星更热，更动。大风从下面搅动着物质，化学物质总是在变化。”刘易斯说。

理解热点木星的另一个挑战在于解析数据。刘易斯说，她的团队对Spitzer进行的为期六天的观察为他们留下了200万个数据点，以便在仔细消除仪器噪声的同时进行绘制。

HAT-P-2b研究的合著者，位于伊利诺伊州埃文斯顿的西北大学的尼克·科万说：“理论被左右颠倒了。”“现在，它就像狂野的西部。”

位于加利福尼亚州帕萨迪纳市的NASA喷气推进实验室负责管理美国华盛顿州NASA科学任务局的Spitzer太空望远镜任务。科学操作是在帕萨迪纳加州理工学院的Spitzer科学中心进行的。数据存储在位于加州理工学院红外处理与分析中心的红外科学档案中。加州理工学院为NASA管理JPL。有关Spitzer的更多信息，请访问http://spitzer.caltech.edu和http://www.nasa.gov/spitzer。

出版物：Nikole K. Lewis等人，“偏心巨型行星HAT-P-2b的轨道相位变化”，2013年，ApJ，766，95：doi：10.1088 / 0004-637X / 766/2/95

研究报告的PDF副本：偏心巨型行星HAT-P-2b的轨道相位变化

图像：NASA / JPL-加州理工学院