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不會反光的「黑色行星」背後隱藏著什麼樣的秘密?

漆黑的WASP-12b(藝術想像圖)。NASA / ESA / G. Bacon(STScI)

天文學家發現了一顆「黑星」,一顆反照率只有0.064的熾熱行星。與之相比,地球的反照率是0.37,月球反照率是0.12,太陽系反照率最高的天體——土衛二「恩克拉多斯」反照率是1.4。假如它沒有圍繞著它的主星旋轉,那我們可能根本看不到它。

這顆名為WASP-12b的行星距離我們大約1400光年,位於禦夫座。它在2008年就已被發現,並一直受到關注。它的半徑大約是木星的2倍,公轉周期隻相當於地球上的一天多,是一顆名副其實的「熾熱木星」(天文學家對系外行星的一種通俗分類)。

WASP-12b的主星WASP-12A是一顆和太陽類似的恆星。和主星極近的距離導致WASP-12b日照面的溫度高達2600攝氏度,主星的引力作用還導致它的外形扭曲,變成了蛋形。

雖然此前人們發現過特別黝黑的「熾熱木星」,卻不足以解釋WASP-12b反照率為什麼如此之低。因為那些行星溫度雖然也很高,比WASP-12b卻要低得多。它們之所以黝黑是因為它們的大氣中存在雲層和鹼金屬,故而能夠更有效地吸收光輻射。但在WASP-12b身上不是這樣,它的溫度要高很多。

日照面的極端高溫會導致雲層無法形成,鹼金屬在這種溫度下會被離子化。即便是氫分子,也會在此被分解為單個原子,導致這顆行星的大氣更像低品質恆星的大氣。而這可能就是它反照率如此之低的原因。

2016年10月,加拿大麥吉爾大學的Taylor Bell和英國埃克斯特的一些天文學家在一次掩星事件中對WASP-12b的反照率進行了測量。掩星事件發生時,WASP-12b幾乎是全相(如同滿月那樣),且轉到了其主星WASP-12A的背後。此時,是測量其反照率的最佳時機。天文學家們使用哈勃太空望遠鏡上的光譜儀,在幾個不同的波長上,對WASP-12b的反照率進行了測量,然後把測量結果和預期光譜理論模型進行了比較。結果發現實際結果和當前的兩個理論模型都不符合。測量結果顯示,WASP-12b的大氣主要是由原子氫和氦組成的。

WASP-12b是第二顆通過光譜分析測得反照率的行星。此前還有一顆這樣的行星,名為HD 189733b,也是一顆「熾熱木星」。

HD 189733b藝術想像圖。維基百科

光譜數據可以反映行星反射光的特點,因此還能反映行星的顏色。HD 189733b是深藍色的,而WASP-12b在所有波段上都不反射光線。它之所以能被看到,只是因為溫度太高,現在的它就像一塊燒紅了的鐵,在太空中泛著紅光。假如不那麼熱,那麼它就是漆黑的。

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