首次以光學干涉技術直接觀測系外行星,揭露暴風雨外星世界

作者 | 發布日期 2019 年 03 月 28 日 18:52 | 分類 天文 , 尖端科技 , 自然科學 follow us in feedly

用高精密儀器直接觀測系外行星的時代要來臨了!科學家們最近第一次利用光學干涉技術,成功以全新方式展示系外行星 HR8799e 上的暴風雨世界,描繪出系外行星極其複雜的大氣層。



天文學家常利用干涉測量法觀測系外行星,透過組合幾個小型望遠鏡製造出一個虛擬巨大望遠鏡,大幅提高儀器的解析度和靈敏度。而光學干涉(optical interferometry)是無線電天文學的典型工具之一,研究人員能利用該技術得出的光譜獲得更多訊息、直接確定系外行星大氣中的物質,而不是靠其他間接方法,比如 HARPS(高精度徑向速度行星搜索器)使用的徑向速度法得知系外行星訊息。

現在,一個天文團隊利用安裝在甚大望遠鏡干涉儀(Very Large Telescope Interferometer,VLTI)上的 GRAVITY 儀器,首次以光學干涉技術直接測量系外行星發出的光,準確收集 HR8799e 系外行星大氣資訊,圖像比以前的觀測結果還要詳細 10 倍。

根據歐洲南方天文台解釋,甚大望遠鏡干涉儀由 4 個較小的輔助望遠鏡構成,每個輔助望遠鏡主鏡直徑 8.2 公尺,但結合成干涉儀之後解析度是單個望遠鏡的 25 倍。

▲ 甚大望遠鏡干涉儀。(Source:歐洲南方天文台

HR8799e 是一個超級木星,半徑與太陽系木星差不多長,但質量大了 10 倍,距離我們 129 光年遠,年紀僅 3,000 萬歲,溫度約 1,000℃。

科學家用新方法得到的全新分析結果告訴我們,HR 8799e 大氣中幾乎不含甲烷,一氧化碳含量占大宗,不符合化學平衡比例,研究第一作者 Sylvestre Lacour 表示,這可能是行星上垂直方向的風阻止了一氧化碳與氫反應形成甲烷。

此外,團隊也發現行星大氣中含有由鐵和矽酸鹽成分的雲,當它們與過量的一氧化碳結合後,會為這顆行星帶來猛烈的暴風雨。

這些認知都是過去測量技術無從得知的消息,雖然光學干涉也不是代表可以「直接成像」系外行星,而是獲得「直接觀測」系外行星後的光譜數據,但對科學家來說還是相當激勵人心,這項新工具可能會在未來帶來重要的新發現。

GRAVITY 儀器已經為天文學家帶來諸多突破性研究,比如去年觀測表明,銀河中心超大質量黑洞的事件視界外圍軌道上,氣體旋轉速度高達光速 30%。

新研究由巴黎天文台(PSL)、馬克斯·普朗克地外物理學研究所(Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics )、馬克斯·普朗克天文學研究所、德國科隆大學、歐洲南方天文台(ESO)等機構合作,論文發表在《天文與天體物理學報》。

(首圖來源:歐洲南方天文台

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