在探索系外行星的過程中，天文學家們發現了一些真正有有趣的東西！除了發現“超級木星”（這些系外行星的質量是木星的好幾倍）外，還發現了許多“熱類木星”。這些氣體巨星緊緊圍繞著它們的恆星轉動，在一些情況下，這些行星的溫度高到可以熔化石頭和金屬。
這就是“超熱木星”名字的由來，並且在去年發現了溫度最高的“超熱木星”。根據一個國際天文學小組的最新研究發現，這顆行星的溫度足以將金屬氣化。它就是著名的KELT-9b，一顆距離地球650光年，大氣層溫度超過4000攝氏度（7232華氏度）的氣體巨星。
這個國際天文學小組是由日內瓦大學（UNIGE）和伯爾尼大學（UNIBE）的博士後Jens Hoeijmakers領導。該小組的成員包括：美國國家研究能力中心（UCCR）行星小組成員和日內瓦大學的系外行星未來高層大氣光譜研究小組（FOUR ACES1）成員。
圖解：藝術家對KELT-9b（超熱木星）的印象，它是一顆離地球約650光年的熾熱年輕恆星。圖片來源：NASA / JPL-Caltech
這個由來自日內瓦大學，伯爾尼大學，蘇黎世大學（UZH）和洛桑大學（UNIL）研究員組成的小組，致力於描述系外行星的特徵。來自劍橋大學卡文迪什天體物理學和MRC分子生物實驗室，卡利亞里天文臺和羅克德洛斯穆沙喬斯天文臺也為該小組提供支援。
這項研究描述了它們的發現----“系外行星KELT-9b的大氣層中含有鐵和鈦原子”----最近發表在科學雜誌《自然》上。為了進行研究，該小組試圖限制超熱木星的化學成分，因為這些在氣態巨行星和恆星邊界狀態的行星，可以幫助天文學家更好的瞭解系外行星形成的過程。
為此，他們選擇了KELT-9b,這顆由天文學家於2017年使用千度極小望遠鏡（KELT）發現的行星。像所有超熱木星一樣，這顆行星的軌道非常靠近它的恆星，其軌道半徑比地球到太陽的距離近30倍，公轉週期也只有36小時。這導致，它的表面溫度超過4000攝氏度（7232華氏度），比許多恆星的溫度都要高。
在此基礎上，Hoeijmakers博士和他的同事們進行了一項理論研究，預測該行星的大氣中鐵蒸汽的存在。正如泊爾瓦大學教授兼該研究的合著者Kevin Heng，在最近的泊爾瓦大學的新聞釋出會上解釋說：
“這些模擬結果表明，在那裡發現的大多數微粒是以原子的形式存在的，因為在這種極端的高溫條件下，粒子間的碰撞會破壞將原子連線在一起的化學鍵。”
該團隊根據北半球高精度徑向速度行星搜尋器（HARPS-North or HARPS-N)光譜儀在一次系外行星凌日過程中捕獲的資料，檢驗了這一預測。在凌日過程中，可以看到恆星的光穿過大氣層，用分光計檢查這些光線，可以發現大氣層中的化學成分。
他們的發現強烈表明：不僅是單電離的鐵原子還有單電離的鈦原子，其熔點都顯著高於1250攝氏度（2282華氏度），為1670攝氏度（3040華氏度）。Hoeijmakers對此解釋說：“根據理論預測，我們就像找藏寶圖一樣，當我們深入挖掘資料時，我們會發現更多的寶藏。”
這項研究除了揭示新一類超熱木星的組成成分，還向天文學家們展示了一些神秘的事物。例如：科學家們相信，一些行星會因為在靠一顆明亮恆星較近的軌道上執行而蒸發，就行KELT-9b一樣。正如的研究表明那樣，恆星的輻射會嚴重分解像鐵和鈦這樣的過渡金屬。
儘管KELT-9b的質量很大不可能完全蒸發，但新的研究表明恆星的輻射對行星大氣層成分有很大的影響。在較冷的氣態巨星上，像鐵和鈦這樣的元素，被認為是以氣態氧化物或者塵埃粒子的形式存在的，這是很難探測到的。但是在KELT-9b中，這些元素是以原子的形式存在，這便使得他們易於被檢測到。
圖解：藝術家對KELT-9b落日的印象是，該星球的大氣層溫度很高，足以蒸發鐵和鈦等重金屬。圖片來源：?Denis Bajram
David Ehrenreich日內瓦大學FOUR ACES小組的首席研究員，同時也是這項研究的合著者。他說道：“這顆行星是一個獨特的實驗室，可以用來研究在強烈的恆星輻射下大氣成分是如何演變的。”展望未來，該團隊還預測，使用現有的望遠鏡應該可以觀測到行星大氣層中的氣態鐵原子。
簡而言之，天文學家不需要等待下一代望遠鏡來研究這個獨特的行星實驗室，並且這顆行星可以告訴天文學家們系外行星的形成過程。通過了解其他恆星系中氣態巨行星的形成過程，很可能會幫助天文學家們獲得我們的太陽星系是如何形成和演變的線索。
誰知道呢？也許我們的木星曾經也很熱，很大，只是在遷移到現在的位置時失去了原有的質量。也許現在的水星是一顆氣態行星燒盡後剩下的外殼。系外行星的研究告訴我們，宇宙中正在發生著許多奇奇怪怪的事情。
作者: universetoday
FY: 維維
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