在太陽(yáng)系外探測(cè)到熾熱的火山月煙霧

在僅 635 光年外的一顆鄰近恒星周圍，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了更多證據(jù)，證明月球上絕對(duì)有火山。

有一團(tuán)巨大的鈉云，與火山活動(dòng)一致，圍繞一顆名為 WASP-49b 的系外行星運(yùn)行，依次圍繞一顆名為 WASP-49 的黃矮星運(yùn)行。

我們?cè)趺粗棱c來(lái)自系外衛(wèi)星呢？這顆系外行星是一顆氣態(tài)巨行星，不太可能容納火山——鈉云與系外行星的軌道不同步，但如果 WASP-49b 有一個(gè)巖石火山衛(wèi)星，我們可能就會(huì)想到這一點(diǎn)。

“我們認(rèn)為這是一個(gè)非常關(guān)鍵的證據(jù)，”天體物理學(xué)家 Apurva Oza 說(shuō)加州理工學(xué)院的。“云的移動(dòng)方向與物理學(xué)告訴我們的相反，如果它是行星大氣層的一部分，它應(yīng)該會(huì)移動(dòng)?！?/p>

衛(wèi)星應(yīng)該以燦爛的大量方式散布在整個(gè)銀河系中。在太陽(yáng)系中，衛(wèi)星的數(shù)量大大超過(guò)了它們所環(huán)繞的行星：它們的數(shù)量已知近 300 個(gè)在撰寫(xiě)本文時(shí)，相比之下只有八顆行星。

然而，我們幾乎沒(méi)有找到這些太陽(yáng)系外衛(wèi)星的證據(jù)。尋找系外行星已經(jīng)夠難的了——系外衛(wèi)星的證據(jù)是如此之小，以至于我們無(wú)法檢測(cè)到它，或者，如果我們檢測(cè)到了，有更好的解釋.

與太空中的許多探測(cè)一樣，我們首先發(fā)現(xiàn)的事物很可能是一個(gè)極端的異常值，它的信號(hào)很大而且足夠奇怪，足以被檢測(cè)到，并且只能滿足狹窄的解釋范圍。

WASP-49b 似乎就是這種情況。回到 2017 年一篇關(guān)于系外行星大氣層的論文揭示了這顆氣態(tài)巨行星周圍有一層鈉，其高度遠(yuǎn)高于其云層。

2019 年Oza 和他的同事發(fā)表了一篇論文闡述了他們的論點(diǎn)，即鈉不是由系外行星產(chǎn)生的，而是由一顆環(huán)繞軌道運(yùn)行的系外衛(wèi)星產(chǎn)生的，類似于火山，但比火山更像木星的衛(wèi)星 Io。

我們以前發(fā)現(xiàn)過(guò)火山系外行星。它們往往是巖石世界，具有表明火山活動(dòng)的特征，例如明顯的軌道偏心率,溫度曲線或大氣特性.

氣態(tài)巨行星沒(méi)有火山，因?yàn)樗鼈儽举|(zhì)上是陸地上的，但在 WASP-49b 上觀察到的鈉特征確實(shí)有可能是行星活動(dòng)的產(chǎn)物，例如行星風(fēng)。Oza 和他的同事一直在收集數(shù)據(jù)，以證實(shí)他們?cè)缧r(shí)候的發(fā)現(xiàn)，即氣體云可能起源于月外。

他們使用歐洲南方天文臺(tái)的超大望遠(yuǎn)鏡對(duì)這顆恒星及其系外行星進(jìn)行了四個(gè)晚上的觀察。

我們已經(jīng)知道這顆系外行星的質(zhì)量和質(zhì)量是木星的 1.1 倍，每 2.8 天繞其類太陽(yáng)恒星運(yùn)行一次。當(dāng)研究人員對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間、認(rèn)真的觀察時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)鈉云并不是一直存在的，而是來(lái)來(lái)去去，以不規(guī)則的間隔消失在系外行星和恒星的后面。

中性鈉會(huì)在幾分鐘內(nèi)光離子化，這意味著它不可能在不帶電的情況下在恒星附近持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間。由于該團(tuán)隊(duì)檢測(cè)到的鈉是中性的，這意味著它的生產(chǎn)必須是恒定和持續(xù)的。

一種可能的解釋是系外行星內(nèi)的產(chǎn)生;但鈉云出現(xiàn)的間隔與 WASP-49b 的旋轉(zhuǎn)不同步，這意味著它無(wú)法與系外行星內(nèi)的某個(gè)位置聯(lián)系起來(lái)。

Oza 和他的同事使用計(jì)算機(jī)建模，并確定觀察到的信號(hào)與每 8 小時(shí)左右圍繞 WASP-49b 運(yùn)行一次的火山系外衛(wèi)星最一致。

多虧了木星和木衛(wèi)一之間的關(guān)系，我們很好地了解了這顆系外衛(wèi)星如何以及為什么如此火山化。當(dāng)它圍繞 WASP-49b 運(yùn)行時(shí)，它很可能受到引力拉扯，甚至可能被其他衛(wèi)星推拉，因?yàn)?Io 被其他伽利略衛(wèi)星朱庇特的。

它也非常接近它的行星伴侶，這意味著，再加上它因火山活動(dòng)而造成的質(zhì)量損失，它的軌道很可能在相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)衰減，最終墜入 WASP-49b。

“如果那里真的有月亮，那將有一個(gè)非常具有破壞性的結(jié)局，”Oza 說(shuō).

研究結(jié)果已發(fā)表在天體物理學(xué)雜志快訊.

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