在室女座星座中，一顆圍繞著一顆小型明亮恆星執行的巨大膨脹行星正在向太空洩漏氦氣。 這是天文學家在太陽系以外的行星上首次發現這種元素，此前他們已經 खोज索 了十多年。
英國埃克塞特大學的系外行星天文學家傑西卡·斯佩克說，可能存在許多類似的行星，因此這項工作為探測籠罩遙遠世界的大氣層開闢了新的可能性。 她和她的同事今天在《自然》雜誌上描述了這一發現。
氦是宇宙中第二豐富的元素，僅次於氫。 它在木星和土星等氣體巨行星中也很常見，理論家們預測應該可以在系外行星大氣層中探測到它。 “首次看到氦真是令人興奮，”團隊成員、馬薩諸塞州劍橋市哈佛大學的系外行星天文學家勞拉·克雷德伯格說。
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觀測（近紅外）光
科學家們意外地偶然發現了這種元素。 他們一直在 खोज索 距離地球約 60 秒差距的氣體巨行星 WASP-107b 大氣層中的甲烷。 它的大小與木星大致相同，但質量僅為木星的八分之一，使其成為已知密度最低的系外行星之一。 由於沒有足夠的引力來保持其大氣層的小而緊湊，這顆行星的氣體可以延伸到太空數萬公里之外。
斯佩克和她的同事於 2017 年 5 月使用哈勃太空望遠鏡進行了七個小時的觀測，捕捉到行星從其恆星表面掠過時的景象。 當他們下載資料後，他們立即在恆星的光譜中看到了一個巨大的峰值，波長為 1.08 微米的近紅外波段。 斯佩克起初不確定它可能代表哪種化學元素或化合物，但最終得出結論，它一定是氦。
這種峰值是由一種特殊的“亞穩態”氦引起的，這是一種高能但壽命長的狀態，是由於恆星的輻射轟擊行星大氣層而產生的。 2000 年，天文學家預測亞穩態氦應該會出現在某些行星大氣層中，但 2003 年報告的在行星 HD 209458b 上對其進行的 खोज索 卻一無所獲。 此後，斯佩克說， खोज索 氦“有點過時了”。
對於 WASP-107b，她是幸運的。 氦以其正常形式很難被發現，但 WASP-107b 的膨脹大氣層和靠近明亮恆星的軌道相結合，使得恆星的輻射能夠將氦“擊暈”到亞穩態，這更容易探測到。 “這是一個非常幸運的意外，”斯佩克說。
凝視氣體
由於氦的特徵出現在地球大氣層不吸收的紅外波長處，因此可以使用地面望遠鏡以及衛星對其進行研究。 “這項觀測將為系外行星研究的新領域開啟閘門，僅僅因為氦的特徵太強了，”馬薩諸塞州劍橋市麻省理工學院的天體物理學家和行星科學家薩拉·西格說，她是 2000 年預測的合著者。
加利福尼亞州帕薩迪納市噴氣推進實驗室的系外行星天文學家蒂芙尼·卡塔里亞說，WASP-107b 只是已知擁有逃逸大氣的第四顆系外行星，也是同尺寸級別中的第一顆。 恆星的輻射非常強大，模型表明該行星的大氣層實際上每年都在被侵蝕一點點，可能形成類似彗星的氦尾。 卡塔里亞說，研究 WASP-107b 和類似的行星可能有助於揭示它們的大氣層是如何以及為什麼消失的。 她補充說，這對於小型系外行星尤其重要，“其中一些行星可能曾經擁有更厚重的大氣層，但隨著時間的推移而失去了它們”。
在等待她的預測被證實這麼多年之後，西格很高興它終於發生了。 “我沒想到會花這麼長時間，”她說。
本文經許可轉載，並於2018年5月2日首次發表。