遥远的行星可能有像木卫一一样的火山卫星

2024-11-13 09:41来源:本站编辑

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这位艺术家的作品 概念图描绘了系外行星wasp - 49b(左)和其母恒星之间的潜在火山卫星。新的证据表明,在wasp - 49b附近观测到的巨大钠云既不是由行星产生的,也不是由恒星产生的 让研究人员询问它的起源是否可能是一颗系外卫星。美国国家航空航天局/姓名

太阳系外有一颗卫星的存在从未得到证实,但美国宇航局领导的一项新研究可能会提供间接证据。

美国宇航局喷气推进实验室进行的一项新研究揭示了一颗岩石火山卫星的潜在迹象,该卫星围绕着一颗距离地球635光年的系外行星运行。最大的线索是钠云,这一发现表明它与系外行星(一颗土星大小的气体巨星,名为wasp - 49b)接近,但略有不同步,尽管还需要进一步的研究来证实这一云的行为。在我们的太阳系中,木星的火山卫星木卫一的气体排放也产生了类似的现象。

虽然还没有发现系外卫星(太阳系外行星的卫星),但已经确定了多个候选卫星。这些伴星之所以没有被发现,很可能是因为它们太小、太暗,目前的望远镜无法探测到。

wasp - 49b周围的钠云于2017年首次被发现,引起了Apurva Oza的注意,他曾是美国宇航局喷气推进实验室的博士后研究员,现在是管理喷气推进实验室的加州理工学院的一名科学家。Oza花了数年时间研究如何通过火山活动探测到系外卫星。例如,木卫一是太阳系中火山最多的天体,它不断喷出二氧化硫、钠、钾和其他气体,这些气体可以在木星周围形成巨大的云,其半径是木星半径的1000倍。天文学家在观察另一个恒星系统时,有可能探测到像木卫一这样的气体云,即使这颗卫星本身太小而看不见。

系外卫星——围绕太阳系外行星运行的卫星——很可能太小,无法用现有技术直接观测。在本视频中,了解科学家如何追踪635光年外钠云的运动,并发现它可能是由潜在的系外卫星上的火山产生的。美国国家航空航天局/姓名

wasp - 49b和它的恒星主要由氢和氦组成,还有微量的钠。两者都没有足够的钠来解释云,它似乎来自一个每秒产生大约22万磅(10万公斤)钠的来源。即使恒星或行星能够产生那么多的钠,也不清楚是什么机制将其喷射到太空中。

会不会是一颗火山系外卫星?Oza和他的同事们开始尝试回答这个问题。这项工作立即被证明是具有挑战性的,因为从如此遥远的距离来看,恒星、行星和星云经常重叠在一起,占据空间中同一个遥远的小点。所以研究小组必须长时间观察这个系统。

一朵移动的云

发表在《天体物理学杂志通讯》(Astrophysical Journal Letters)上的一项新研究详述了这一点,他们发现了一些证据,表明这片云是由绕地球运行的另一个天体产生的,尽管还需要进一步的研究来证实这片云的行为。例如,他们的两次观测表明,当云不在地球旁边时,云的大小突然增大,就像加了燃料一样。

美国宇航局领导的一项新研究表明,系外行星wasp - 49b周围的钠云可能是由一颗火山卫星造成的,这是艺术家的概念图。木星火热的卫星木卫一也产生了类似的云。美国国家航空航天局/姓名

他们还观察到云的移动速度比行星快,这似乎是不可能的,除非它是由另一个独立于行星运动且速度比行星快的天体产生的。

“我们认为这是一个非常关键的证据,”Oza说。“这团云的移动方向与物理学告诉我们的相反,如果它是地球大气层的一部分,它应该朝这个方向移动。”

虽然这些观测引起了研究小组的兴趣,但他们表示,他们需要对该系统进行更长时间的观测,以确定该云的轨道和结构。

火山云的机会

为了进行部分调查,研究人员使用了位于智利的欧洲南方天文台的甚大望远镜。奥扎的合著者、天文台研究员朱莉娅·塞德尔(Julia Seidel)证实,这片云位于木卫一大气层的高处,很像木卫一在木星周围产生的气体云。

他们还使用计算机模型来说明系外月球的情况,并将其与数据进行比较。系外行星wasp - 49b以时钟一样的规律每2.8天绕恒星运行一次,但云在恒星或行星后面出现和消失的时间似乎是不规则的。利用他们的模型,Oza和团队表明,一颗绕地球运行8小时的卫星可以解释云的运动和活动,包括它有时似乎在地球前面移动的方式,而且似乎与地球的特定区域无关。

喷气推进实验室的行星地质学家罗莎莉·洛佩斯(rosally Lopes)与奥扎(Oza)共同撰写了这项研究,她说:“证据非常令人信服,表明除了行星和恒星之外,还有其他东西在产生这种云。”“探测到一颗系外卫星将是非常不寻常的,因为有了木卫一,我们知道有可能存在一颗火山系外卫星。”

暴力的结局

在地球上,火山是由地球形成时遗留下来的地核热量驱动的。另一方面,木卫一上的火山是由木星的引力驱动的,当卫星靠近木卫一时,木星会挤压它,而当卫星远离木卫一时,它的“引力”又会减弱。这种弯曲加热了小卫星的内部,导致了一个叫做潮汐火山作用的过程。

如果wasp - 49b有一个与地球大小相似的卫星,Oza和研究小组估计,质量的快速损失加上行星引力的挤压最终会导致它解体。

奥扎说:“如果那里真的有月亮,那将是一个非常具有破坏性的结局。”

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