8月17日消息，有史以來第一次，天文學家在太陽系外的行星大氣層中發現了鐵和鈦。這顆名為KELT-9b的系外行星是迄今為止發現的最熱的外星世界，甚至比大多數恒星還要熱。

這顆酷熱的系外行星位于天鵝座，距離地球約620光年，被天文學家稱為“超熱木星”。KELT-9b是一個巨大的氣態星球，就像我們太陽系中最大的行星-木星。但它要大得多，質量是木星質量的三倍，直徑是木星直徑的兩倍，而且它的軌道非常接近它的熱母星KELT-9。

　　科學家在“超熱木星”上發現鐵和鈦

　　“超熱木星”是一個非官方的術語，指溫度超過3100華氏度(1700攝氏度)的熱木星系外行星。參與這項研究的瑞士伯爾尼大學天體物理學家凱文?亨(Kevin Heng)講到，這些行星“非常熱，以至于他們與恒星有一些相似之處，雖然它們是行星”。KELT-9b的溫度可達7,800華氏度(4,300攝氏度)。

　　這種破紀錄的高溫使天文學家能夠探測KELT-9b大氣中的鐵和鈦。長期以來，研究人員一直懷疑這些元素存在于一些系外行星上——鐵是宇宙中最豐富的元素之一——但在較冷的環境中很難探測到它們，因為這些原子大多“被困在其他分子中”，亨說。然而，KELT-9b非常熱，云層不會在大氣層中凝結，允許鐵和其他金屬的單個原子獨立存在。

　　鈦曾在一顆系外行星的大氣層中被發現過——但不是以原子的形式。2017年9月，使用哈勃太空望遠鏡的天文學家宣布他們在名為Kepler-13A的系外行星的大氣層中發現了二氧化鈦(由一個鈦原子和兩個氧原子組成的分子)。

　　天文學家可以通過觀察來自太空物體的光譜來探測不同的元素。由于這顆系外行星并不發出自己的光，因此亨和他的研究小組研究了在凌日過程中收集的望遠鏡數據。

　　很方便的是，在亨和他的合著者決定著手這項研究之前，這些數據就已經存在了。他在日內瓦大學的同事們利用光譜數據在KELT-9b大氣中尋找氫之后，“他們實際上把這些數據保存在抽屜里，因為沒有理由去尋找鐵或鈦，”亨說，“然后，幾個月前，我們做了一項理論研究，預測那里會有鐵和鈦，這使我們開始展開搜索。”

　　利用來自西班牙拉帕爾馬伽利略國家望遠鏡的一年前的數據，研究人員開始在持續時間超過4小時的凌日過程中尋找KELT-9b大氣光譜中的金屬元素跡象。這些數據是用一種叫做HARPS的光譜儀采集的，HARPS是一種高精度徑向速度行星探測器。

　　“當你把光分成光譜時，不同的原子或分子都有一個獨特的‘指紋’，”亨說，“只要有足夠的分辨率，足夠好的數據，每個分子都有一個獨特的指紋?！痹谧匀浑s志網站上的一篇博客文章中，亨和他的團隊已經懷疑KELT-9b大氣中存在鐵和鈦的指紋，要找到這些元素的指紋需要“高性能計算技術的結合、光譜數據庫的精心管理以及對細節的細致關注”。

　　亨的團隊向伯爾尼大學的天體物理學家西蒙·格林(Simon Grimm)尋求幫助，“他是原子和分子不透明度計算方面的專家?！焙嘣诓┛臀恼轮袑懙溃斑@些不透明度物的計算并不容易，因為我們需要評估數百萬至數十億條譜線的強度和形狀?！?/p>

　　之前研究KELT-9b大氣中氫的時候能夠發現光譜中有很強的氫吸收譜線，而不需要像亨和他的團隊那樣做更復雜的相互關系分析來發現鐵和鈦。為尋找氫而收集數據的天文學家缺乏對鐵等金屬進行認真研究的理論動機。

　　7月2日發表在《自然天文學》雜志上的另一項研究表明，氫實際上是從KELT-9b的大氣中“蒸騰”出來的，并被吸入了這顆行星的母恒星。馬普天文研究所的天文學家、這項研究的第一作者費燕(Fei Yan)在電子郵件中寫道：“有可能重金屬元素可能也在逃逸，因為劇烈的氫逃逸可以將重元素“拖”到大氣層中?！?/p>

　　雖然KELT-9b大氣中的鐵和鈦是一個巨大的發現，但亨補充道：“技術本身也非常令人興奮”?！斑@與我們將用于檢測生物學特征或生物印記的技術相同，”亨說?！霸诘厍蛏希覀冋J為它是氧和一些其他模糊的分子，但我們不知道一般的生物印記是什么。如果你知道它們是什么，那你就可以使用完全相同的技術在較冷、較小的行星中檢測這些分子“。

　　天文學家不太可能在這個地獄般的星球上找到任何生命跡象，但亨和他的團隊在KELT-9b的光譜中找到了一些其他有趣的元素。亨說道：“我現在還不想透露太多，但我們已經找到了其他金屬。我們也在努力讓哈勃太空望遠鏡有時間去尋找水。我們目標是最終探明該星球具有的所有元素”。哈勃還將能夠提供有關KELT-9b天氣的一些信息。他說：“這個星球上應該會有暴風雨吧?！?/p>