天文学家们在巨型系外行星WASP-127b的赤道附近发现了异常强劲的风。这些风速可达33000公里每小时,标志着在任何行星上记录到的这类喷流的速度之最。该发现通过在智利欧洲南方天文台的超大望远镜(VLT)进行的观察揭示,为我们提供了关于这一遥远系外行星气候条件的宝贵见解。
虽然龙卷风、气旋和飓风在地球上引发混乱,但研究人员现在已经在太阳系之外确定了规模迥异的行星风。自2016年被探测到以来,科学家们一直在探讨WASP-127b的气候条件,这是一颗位于500光年以上的巨大气体巨行星。尽管体积略大于木星,但它的质量却小得多,导致其“蓬松”的外观。最近,一支国际团队取得了惊人的突破:他们发现了在该行星上盘旋的超音速风。
“我们观测到部分大气层以高速朝我们奔来,而另一部分则以相同速度远离我们。”来自德国哥廷根大学的研究员、该研究的第一作者丽莎·诺特曼(Lisa Nortmann)解释道。“这一观察结果表明,环绕行星赤道的存在着快速的超音速喷流风。”
这些喷流风速可达到每秒约9公里(接近33000公里每小时),几乎是行星自转速的六倍。“这是前所未有的。”诺特曼表示。这是记录到的在任何行星周围喷流中速度最快的风,超过了我们太阳系中海王星上观察到的最快风速,后者的速度“只是”每秒0.5公里(或1800公里每小时)。
在《天文学与天体物理学》期刊上发表的研究中,研究人员利用VLT上的CRIRES+仪器对WASP-127b的气候进行测绘并分析其成分。通过观察来自宿主星的光是如何通过行星的上层大气,他们能够确定其化学成分。他们的发现证实了大气中存在水蒸气和一氧化碳。然而,在调查大气中物质速度时,他们惊讶地发现存在双峰现象,这表明大气的一个半球正朝我们前进,而另一个半球则正在快速后退。他们的分析得出结论,强大的喷流风环绕着行星的赤道,澄清了这一意外观察结果。
在不断绘制天气分析的过程中,团队还注意到WASP-127b的极地比行星其他地方更凉。它们探测到行星的早晨和晚上的温度略有变化。“这表明WASP-127b拥有复杂的气候模式,类似于地球和我们太阳系中其他行星上的气候。”合著者、中国科学技术大学教授燕飞(Fei Yan)说道。
系外行星研究正经历快速发展。就在几年前,天文学家只能测量太阳系外行星的特征,如质量和直径。然而,像VLT这样的现代望远镜使科学家能够跟踪这些遥远世界的天气条件并检查其大气。“掌握这些系外行星的动力学可以增强我们对热分布和化学过程等现象的理解,这有助于理解行星形成,并可能阐明我们自己太阳系的起源。”来自德国慕尼黑路德维希·马克西米利安大学的研究员大卫·孔特(David Cont)补充道,他也是该研究的贡献者。
有趣的是,目前这类研究只能通过地面天文台进行,因为现有的空间望远镜仪器缺乏精确测量速度的能力。欧洲南方天文台正在智利VLT附近建设的极超大望远镜及其ANDES仪器,预计将提供关于遥远行星天气模式的更深入见解。“这可能使我们能够洞察更细微的风模式,并拓展研究范围,涵盖更小的岩质行星。”诺特曼总结道。
注意
* 尽管团队尚未直接测量该行星的自转速度,但他们怀疑WASP-127b是潮汐锁定的。这意味着它自转一周所需的时间与其环绕宿主星的一周时间相等。通过了解行星的大小及其轨道周期,他们可以估算其自转速度。