腾讯科学讯 天文学家已经发现了太阳系外一颗行星的表面颜色,但是不能将该“蓝色”与地球的蓝色混为一谈,也不意味着其表面存在液态水,相反甚至不存在液态水,蓝色来源于有着玻璃质状的硅酸盐颗粒。这颗行星被科学家命名为HD 189733b,位于狐狸座以北的方向上,距离我们大约63光年,这也是科学家首次发现系外行星的表面颜色。根据观测数据,HD 189733b行星是一颗巨型气态行星,轨道距离其系统内的主恒星较近,表面温度较高。
根据埃克塞特大学研究人员弗雷德里克介绍:“HD 189733b行星在过去已经被调查研究过,但是行星表面颜色的研究课题还属首次,这些信息可以直观地反映出这颗星球的颜色,如果我们能有幸直接看到它的话。”事实上,HD 189733b行星钴蓝色表面的发现成果也归功于哈勃太空望远镜,研究小组在光谱的蓝色区域觉察到亮度降低的现象,由此看到这颗星球呈现出蓝色色调。
众所周知,从太空看地球是一颗蓝色的星球,这是由于海洋的反射结果,然而,天王星和海王星也是蓝色,这是因为这两颗巨型气态行星上存在大气甲烷反射。HD 189733b行星的蓝色主要最有可能来源于大气中的硅酸盐颗粒,根据质量、体积等参数,该行星是一颗热木行星,其轨道非常接近主恒星,大气温度超过1800华氏度,大约为1000摄氏度,在如此高的温度下,硅酸盐会凝结成微小的颗粒,并以每小时11,000公里(大约为每小时7000英里)的速度在行星的大气中“穿行”。
系外行星的探测方法
当然,硅酸盐可能不是蓝颜色的唯一作用因素,却是最有可能引起行星表面呈现蓝色的原因,此外在光化学作用下的碳化合物或硫化合物也可能是作用因素之一。HD 189733b行星的体积比木星稍微大一点,科学家试图通过不同的方法探测系外行星的大气组成成分,从而发现系外行星呈现的是何种颜色。
1、视向速度法
和天体测量法相似,视向速度法同样利用了恒星在行星重力作用下在一条微小圆形轨道上移动这个事实,但是目标是测量恒星向著地球或离开地球的运动速度。根据多普勒效应,恒星的视向速度可以从恒星光谱线的移动推导出来。
因为恒星围绕质心的轨道很微小,其运动速度相对于行星也是非常低的,然而现代的光谱仪可以侦测到少于1米每秒的速率变动。例子有欧洲南天天文台(European Southern Observatory)在智利拉息拉天文台(La Silla Observatory)的3.6米望远镜的高精度视向速度行星搜索器(HARPS,High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher),以及凯克天文台的高分辨率阶梯光栅光谱仪(HIRES)。
2、脉冲星计时法
脉冲星是一颗中子星:超新星爆炸之后残余的超高密度小亮星。脉冲星发射出的辐射因为自转而非常的规律,因为一颗脉冲星的自转本质上是非常稳定的,因此在脉冲的电波辐射上观察到的时间异常,可以用于追踪脉冲星的运动。像平常的恒星一样,脉冲星如果有行星而也会在小轨道上运动。以脉冲星的脉冲时间为基础,可以计算并推导出轨道参数。
这种方法最初并不是设计来检测行星的,但是因为灵敏度很高可以检测到比其他方法能检测到更小的行星,下限大约是地球质量的10倍。它也可以多行星系统之内行星相互间扰动的力,从而进一步的透漏这些行星和其轨道参数的资料。
脉冲星计时法的主要缺点是脉冲星比较少见,因此不可能大量使用这种方法发现行星。同时,如同我们所知的,因为有非常激烈的高能辐射,生命也不可能存在于绕行脉冲星的行星上。
在1992年,亚历山大·沃尔兹森和Dale Frail使用这种方法发现环绕着PSR 1257+12的行星。他们的发现很快就获得证实,并成为太阳系之外第一次被确认的行星。
3、凌日法
当前述的方法提供了与行星质量有关的资讯,这种光度计的方法可以确定行星的半径。如果一颗行星从母恒星盘面的前方横越时,将可以观察到恒星的视觉亮度会略为下降一些,而这颗恒星变暗的数量取决于行星相对于恒星的大小。例如,在HD 209458,恒星的亮度暗了1.7%。
这种方法有两个主要的缺点。首先,行星凌的现象只有在行星的轨道与观测的天文学家的观测点对齐时才能观测到。行星的轨道平面在视线方向上横越过恒星前方的机率与恒星的大小与行星轨道直径的比率有关,大约有10%小轨道的行星有这样的机会,比例并随着轨道增大而降低。对在1天文单位的距离上,绕着太阳大小恒星的行星,能够对齐而发生凌的机会是0.47%。但是,若能同时扫描包涵成千上万,甚至数十万颗恒星的大面积范围,能够发生凌而发现系外行星的数量原则上会超过径向速度法,虽然它不能回答任何特定的恒星是否有行星的问题。
其次,这种检测方法的虚假率很高。凌日法所检测出来的讯息通常需要通过径向速度法的复检。
4、重力微透镜
当一颗恒星的引力场像透镜一样,将遥远背景恒星的光线放大,就产生重力微透镜的行为。只有当两颗恒星重力微透镜几乎完全对齐时,才会产生这种效果。只有当两颗星星彼此的移动和地球正好处于相对的位置上,因此透镜事件是短暂的,只能持续几天或几星期。在过去的十年当中,已经观察到数千次的此类事件。
如果作为前景的恒星拥有行星,那么也可以探测到行星引力场贡献的透镜效应。由于这需要非常精准的对齐,才能检测到行星的微重力透镜效应,因此需要监测非常大量的恒星才有合理的机率观察到这种现象。这种方法最有可能获得成效的就是观察地球与银河中心之间的恒星,因为银河中心可以提供大量的背景恒星。