这颗巨大的系外行星的大气层充满了炽热的钛原子和铁原子

天文学家首次在行星的天空中探测到铁和钛蒸气——这些金属在灼热的大气中像灯泡里的灯丝一样发出炽热的光芒。研究人员补充说，这一发现所采用的策略可能有一天会用于寻找外星生命迹象。

科学家们对系外行星 KELT-9b 进行了研究，这是迄今为止发现的最热的外星世界，白天温度超过 4,300 摄氏度，比许多恒星都要热。这颗行星位于天鹅座，距离地球约 650 光年。它围绕年轻的蓝色恒星 KELT-9 旋转，这颗恒星的温度几乎是太阳的两倍。KELT-9b 的质量约为木星的 2.8 倍，绕恒星运行的距离大约是水星绕太阳运行的距离的十分之一。

KELT-9b 属于一类被称为超热木星的行星，这类行星模糊了恒星和气态巨行星之间的界限。这些系外行星的灼热温度为研究人员提供了一个绝佳的机会来分析其大气成分。当化学物质被加热时，它们各自都会发出独特的图案或光谱，这可以像指纹一样帮助识别它们。这些类似木星的行星温度极高，这意味着在普通行星中通常无法达到足够高的温度以发光的原子或分子（例如铁）可能会发出可探测到的光谱。

现在，瑞士日内瓦大学和伯尔尼大学的系外行星天文学家 Jens Hoeijmakers 和他的同事在 KELT-9b 上探测到了铁和钛发出的光。2017 年 7 月 31 日晚，他们利用位于加那利群岛拉帕尔马岛的意大利伽利略国家望远镜探测到了中性带电铁原子和带正电的铁和钛离子的光谱。他们的研究结果于本周发表在《自然》杂志上。

这项研究的共同作者、瑞士伯尔尼大学理论天体物理学家凯文·亨 (Kevin Heng) 说：“这是我们首次在太阳系以外的行星大气中发现铁和钛。”

事实上，由于太阳系中没有一个星球的温度足够高，以至于大气层中没有铁或钛蒸气，这是第一次在任何行星的天空中发现此类金属气体，哈佛大学天文学家劳拉·克里德伯格（未参与这项研究）说。“你必须有极高的温度——更像恒星温度而不是行星温度——才能以气态原子形式获得这些元素，”她说。“这是一个非常令人兴奋的结果！”

KELT-9b 中的物质几乎肯定与其恒星有着共同的起源。“我们对系外行星形成的理解告诉我们，恒星和系外行星是由一个共同的尘埃和气体盘形成的，”Heng 说。“破译 KELT-9b 大气的化学成分将使我们有机会了解其形成历史。”

通常情况下，构成行星的大部分原子和分子都隐藏在云层中或大气层深处。想想地球——从地核到地表，构成我们星球的大部分分子都没有出现在大气层中。相比之下，KELT-9b“温度极高，所有原子和分子都均匀地混合在大气层中，”克雷德伯格说。“因此，我们可以看到构成这颗行星的原材料。这颗行星是研究行星形成基础的无与伦比的实验室。”

虽然 Kelt-9b 太热，根本不可能支持我们已知的生命，但用于检测 KELT-9b 大气中铁和钛的策略“与检测未来尚未发现的系外行星中对生物学感兴趣的分子的技术完全相同”，Heng 表示，例如氧气或有机分子。“你可以说，热系外行星是我们磨练技术的训练场，为未来十年出现的令人兴奋的目标做好准备。”