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这幅插图展示了一颗系外行星的磁活动。这颗行星是像木星一样的气态巨行星,但它离其宿主恒星非常近,并且被潮汐锁定。ESOM.Kornmesser、L.Calçada
研究几颗剧烈加热的系外行星大气的天文学家发现了一种意想不到的模式,这种模式可能揭示这些遥远星球的一种隐藏特性。
天文学家已经发现了迄今为止最清晰的证据,表明太阳系外的一些行星拥有磁场。通过测量七颗极热气态巨行星的大气风,研究人员发现了磁场正在塑造这些遥远星球环境的迹象。
这项研究使用了欧洲南方天文台甚大望远镜(ESO的VLT)和北双子座望远镜的观测数据。研究结果表明,磁场正控制着这些行星的强风,这是首次对外行星磁场强度进行的可靠测量。
这一突破为系外行星研究打开了一扇全新的窗口。这是我们首次能够比较其他星球的磁环境——这是朝着最终理解哪些行星能够维持生机、保留水分,甚至可能在未来孕育我们所知道的生命迈出的关键一步,法国蔚蓝海岸天文台拉格朗日实验室的天文学家、发表于《自然天文学》的这项研究的主要作者朱莉娅塞德尔表示。
一项长期寻求的系外行星测量
磁场在塑造行星环境方面发挥着重要作用。在地球上,磁场与大气层相互作用,帮助保护地球免受有害带电粒子的侵害。太阳系中的其他行星,包括木星和土星,也拥有磁场。
尽管经过多年研究,科学家们仍无法直接测定系外行星上的磁场强度。这一挑战长期以来一直未得到解决。
有趣的是,研究人员最初并非在寻找磁场。他们的目标是研究围绕不同恒星运行的七颗巨行星大气中的风。这些行星与木星相似,但轨道离其恒星近得多,并且处于潮汐锁定状态,这意味着它们的一面始终朝向恒星。
就像月球总是以同一面朝向地球一样,这些行星有着永久的昼夜半球。其中一个半球被强烈加热,而另一个则保持寒冷得多。这种极端的温度差异造就了不寻常的天气模式和异常强劲的风。
极端风揭示出一种意想不到的模式
研究团队测量到的风速范围从约7200公里小时(4475英里小时)到超过25000公里小时(15535英里小时)。相比之下,木星已知的最快风速约为1500公里小时(930英里小时)。
一开始我们着手验证所有热行星的大气风是否表现出相同的行为模式,曾在智利欧洲南方天文台(ESO)担任天文学家的塞德尔解释道。
研究人员分析了来自智利阿塔卡马沙漠欧洲南方天文台(ESO)甚大望远镜(VLT)上的ESPRESSO仪器,以及美国夏威夷双子座北望远镜上类似仪器的数据。(VLT是欧洲南方天文台的望远镜,而双子座北望远镜是国际双子座天文台的一部分,该天文台部分由美国国家科学基金会(NSF)资助,由NSFNOIRLab运营。)
当他们将风速与行星温度进行比较时,出现了一个意想不到的趋势。随着温度升高,风非但没有加快,反而变慢了。
这完全违反直觉,因为在其他条件相同的情况下,炎热的行星有更多能量来加速风一定有什么因素会减缓较热天体的风速,研究合著者、拉格朗日实验室教授维维安帕芒捷尔说。
磁场作为行星刹车
研究人员得出结论,最可能的解释是全球磁场的存在。这些磁场可以与行星大气中的带电粒子相互作用,减缓其运动并有效减慢大气环流。
利用这种效应,研究团队估算了每颗行星的磁场强度。结果显示,这些行星的磁场与我们太阳系中的巨行星磁场相当,其强度大约是土星磁场的四倍,或是木星磁场的一半左右。
研究结果还表明,磁场的影响可能远不止于大气风。
在地球上,我们都知道南北极光的美丽——太阳粒子撞击地球磁场,被引导至两极,与大气中的气体碰撞,产生绿色、粉色和紫色的绚丽光效,该研究的合著者比比亚娜普里诺思解释道。她曾是瑞典隆德大学的博士生,现在是德国加兴欧洲南方天文台的天文学家。
在这些系外行星上,由磁活动驱动的极光可能会更加壮观。
普里诺斯说:我喜欢想象,有些这样的世界的天空中不仅布满星星,还有色彩斑斓的巨大光帘在一颗一半永远是白天、一半永远是黑夜的行星上空舞动。
,无法进行。
相关知识
外星世界通常指地球以外宇宙空间中的各类天体环境,包括行星、卫星、小行星等。它们可能拥有极端温度、特殊大气或独特地质结构,部分可能具备孕育生命的潜在条件,是人类探索宇宙、寻找地外生命的重要目标,也是天文学与航天领域持续研究的热点方向。
BY: ESO
FY: AI
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