天文学家借助詹姆斯 · 韦布空间望远镜观测发现,著名的“粉色星球”藏着一个与盐有关的惊人发现,其大气化学成分也十分奇特。该成果推动了太阳系外低温天体领域的研究进展。
这颗天体编号 GJ504b,2013 年首次被人类发现,环绕着一颗类太阳恒星运转,距离地球约 57 光年。它的质量约为木星的 25 倍,虽被称作“粉色星球”,但它或许根本算不上行星,更有可能是一颗褐矮星。褐矮星诞生过程和恒星一致,却因质量不足,核心无法完成氢聚变为氦的核聚变反应,属于“失败的恒星”。因此天文学家将其归类为“行星级伴星”,指代环绕主恒星运转、体型与行星相当的天体。
依靠地面望远镜发现的所有行星级伴星里,GJ504b 属于温度最低的一批,表面温度约 550 华氏度,这个温度足以烤熟面包。如今,詹姆斯 · 韦布空间望远镜传回的数据显示,这颗天体的大气云层中还存在一种烘焙面包的关键物质:盐,这是天文学家此前从未观测到的独特现象。
西北大学的研究团队负责人阿尼什 · 巴布赖杰在一份
研究团队通过捕捉这颗伴星微弱的电磁辐射,同时过滤掉其主恒星刺眼的强光,完成了对该天体的观测分析。
研究证实,这颗粉色星球之所以温度偏低,根源在于它的年龄。气态巨行星与褐矮星诞生之初都极度炽热,随着时间推移会逐步冷却。本次新研究测算得出,GJ504b 的年龄在 25 亿至 40 亿年之间。
团队将粉色星球发出的光线拆分为不同波长波段,借此解析出了它的化学构成。原理在于,各类元素只会吸收、释放特定波长的光线,光线穿过天体大气时,会留下专属的化学“光谱指纹”。
巴布赖杰说:“过去,其他天文学家动用全球顶级大型望远镜,通宵观测这颗伴星,都没能获取有效光谱。而借助韦布望远镜,我们仅用约两小时就成功完成观测。”
韦布望远镜的数据显示,粉色星球大气中含有种类丰富的化学物质,包括水、二氧化碳、甲烷与氨气。但研究人员发现,仅依靠这些物质搭建的大气模型,无法匹配实际观测数据;直到团队纳入一个完全出乎意料的变量 —— 大气深处的盐云,模拟结果才与观测吻合。
“我们在模拟计算中加入云层结构后,得出的结果和已知低温天体的特征相符。”巴布赖杰解释道,“我们先后测试了三种不同云层模型,盐云模型的匹配度最高。计入盐云因素后,深埋在天体大气下层的分子光谱信号会被削弱,整套数据才符合物理规律。
“这是人类首次证实,盐云是解读天体光谱不可或缺的关键因素。这也提醒我们,今后建立天体大气模型时,必须把云层纳入考量。”
尽管这一谜题得以解开,但关于 GJ504b 仍存在诸多未解之谜,需要后续进一步观测研究。这颗粉色星球体内,氢、氦以外的重元素含量异常偏高,这也让研究团队至今无法确定它的起源:它究竟是像行星一样形成,还是和恒星诞生机制相同?
因此,科学家目前仍无法判定 GJ504b 究竟是气态巨行星,还是褐矮星。或许,我们该称它为“粉色矮星”?
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