用14英寸小卫星研究蒸发到太空中的 "热木星 "系外行星

立方体卫星上的小型紫外线望远镜，一直在观测热木星大气层的蒸发情况。


图为大气层被吹散的热木星。

(图片来源：欧空局/Alfred Vidal-Madjar（法国国家科学研究中心巴黎天体物理研究所）/美国国家航空航天局）。

在观察七颗 "热木星 "的大气层被吹散的过程中，一颗手提箱大小的立方体卫星发现，这些巨大、臃肿的行星的蒸发速度发生了惊人的变化。

CUTE 是科罗拉多紫外线过境实验的缩写，该卫星于 2021 年 9 月发射，在 525 公里（326 英里）的高度围绕地球运行。它配备了一台紫外线 CCD 摄像机，用于观测巨型系外行星凌日。


热木星是像木星一样的气态巨行星，只是随着时间的推移，它们迁移到了离各自恒星更近的地方，最终的轨道距离只有几百万公里。由于距离恒星如此之近，热量导致这些行星大气中的气体膨胀。大气层越热，行星就越臃肿--行星越臃肿，恒星的辐射风（如太阳的太阳风）就越容易把大气层吹散。通常情况下，这些正在蒸发的世界会出现类似彗星的尾巴，这是因为它们的大气层被吹散了。


迄今为止，CUTE 已经研究了七颗热木星，观察它们在恒星中的运行，并探测到铁、镁和羟基等气体的轮廓。这种探测之所以可以实现，是因为当物质被吹离行星时，这些物质会吸收部分星光。因此，科学家能够通过观察吸收模式推断出这些物质的化学特征。

然而，在这七颗行星中，有些似乎正在蒸发，而另一些则在恒星辐射的冲击下岿然不动。

"来自科罗拉多大学博尔德分校的首席研究员凯文-法兰西（Kevin France）在一份声明中表示："这些行星似乎五花八门。


CUTE 任务补丁(图片来源：LASP）

例如，CUTE观察到炙热的木星WASP-189b在其恒星上凌日，这颗恒星距离我们300光年，位于天秤座。CUTE 发现，WASP-189b 正在以每秒 4 亿公斤（9 亿磅）的惊人速度从大气层中流失物质。

另一方面，另一颗被命名为 MASCARA-4b 的热木星（MASCARA 是多站点全天空照相机的缩写），其质量是木星的三倍，环绕 557 光年外的恒星运行，却没有发现任何可探测到的气体流失。


CUTE 的系统工程师 Rick Kohnert 和已毕业研究生 Arika Egan 与发射前的 CUTE 卫星的合影 (图片来源：LASP）

虽然目前还没有确切的解释为什么有些行星似乎正被恒星的微风吹拂，而有些行星却没有，但法国方面怀疑，这是行星保持大气层的引力强度和恒星的活动量共同控制了阵风辐射的猛烈程度。

在 2027 年任务结束之前，还会有更多的热木星成为CUTE的探测目标，届时这颗 14 英寸长（35.6 厘米长）的小立方体卫星，将在落回地球大气层的同时烧毁。


除了热木星，这个由科罗拉多大学博尔德分校的本科生和研究生作为部分发起人的任务，还可能帮助天文学家更好地了解更小的世界。

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“有大量证据表明，超级地球一开始是海王星大小的行星，拥有庞大而蓬松的大气层，后来质量急剧下降，只剩下岩石内核以及可能十分稀薄的大气层。”法国方面如是说。

BY: Keith Cooper

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