人類首次在系外行星大氣中發(fā)現(xiàn)鐵

英國《自然》雜志15日發(fā)表了一項行星科學重磅研究：天文學家們確認在一顆“發(fā)高燒”的系外行星KELT-9b的大氣中，探測到了鐵和鈦。這是人類歷史上首次在系外行星大氣中發(fā)現(xiàn)鐵。

KELT-9b是一個非常罕見的例子，它作為一顆行星，因為正在“發(fā)燒”，溫度幾乎與一個暗恒星相當。這是由于它的運行軌道太過于接近主星，強輻射使得其表面溫度極高，甚至也“活”不了多久。嚴格來講，KELT-9b是一種超高溫類木行星，這類行星是恒星和氣態(tài)巨行星之間的過渡天體，天文學家此前曾預測，KELT-9b的大氣無云。而鐵雖然是豐度最高的過渡金屬元素，但由于耐火性較好，天文學家從未在系外行星大氣中直接探測到鐵。

不過，在高溫狀態(tài)下，大氣中的鐵和其他過渡金屬元素，并不以結(jié)合分子或云粒子的形式存在，而僅以原子的形式存在，天文學家由此預測，KELT-9b的可見光波長范圍內(nèi)應(yīng)該能檢測到鐵元素譜線。

此次，瑞士伯爾尼大學研究人員延斯·霍伊梅克斯、凱文·亨及同事，借助西班牙加那利群島拉帕爾馬島的國家伽利略天文望遠鏡上裝載的北方高精度徑向速度行星搜索器（HARPS-N）光譜儀，于2017年7月31日至8月1日夜間對KELT-9b的高分辨透射譜中的金屬元素譜線進行了辨認。

研究團隊采集并分析了KELT-9b從其母星前面經(jīng)過時的數(shù)據(jù)，檢測到了中性鐵原子和一次電離鐵（Fe和Fe+）以及一次電離鈦（Ti+）。研究人員還發(fā)現(xiàn)，檢測到的Fe+譜線比Fe譜線強度要大，并據(jù)此分析認為，KELT-9b的大氣溫度約超過了4000開氏度（3726.85℃）。此次的發(fā)現(xiàn)和這顆行星的狀態(tài)都顛覆了以往的認知，將進一步推動行星演化學研究。（張夢然）