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HD 189733 b

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HD 189733 b
太阳系外行星 太阳系外行星列表

于2011年以偏振测量法确认HD 189733 b表面颜色为蓝色
后的想像图[1]

2013年以哈伯太空望远镜确认HD 189733 b表面颜色为
蓝色后的想像图。
母恒星
母恒星 HD 189733 A
星座 狐狸座
赤经 (α) 20h 00m 43.71s[2]
赤纬 (δ) +22° 42′ 39.1″[2]
距离63.4 ± 0.9[2] ly (19.5 ± 0.3[2] pc)
光谱类型 K1-K2V
轨道参数
半长轴 (a) 0.03099 ± 0.0006 AU
轨道离心率 (e) 0.0010 ± 0.0002
公转周期 (P) 2.2185733 ± 0.00002[3] d
轨道倾角 (i) 85.76 ± 0.29[3]°
角距 (θ) 16.1 mas
凌日时间 (Tt) 2,453,988.80336 ± 0.00024 JD
半振幅 (K) 205 ± 6 m/s
物理性质
质量(m)1.162+0.058/-0.039 [4] MJ
半径(r)1.138 ± 0.027[3] RJ
辐射功率(F)275
表面重力(g)21.2 m/s²
温度 (T) 1117 ± 42 K
发现
发现时间 2005年10月5日
发现者 Bouchy 等人
发现方法 都卜勒光谱学
凌日法
发现地点  法国上普罗旺斯天文台
发表论文 已发表论文
数据库参考
太阳系外行星
百科全书
data
SIMBADdata

HD 189733 b是一颗距离地球约63光年的太阳系外行星,位于狐狸座。该行星于2005年由一群在法国进行观测的天文学家在狐狸座恒星HD 189733 A旁以凌日法发现[5]。HD 189733 b是第一颗画出表面热量分布图的系外行星[1],并确认其表面颜色为深蓝色[1][6],以及在大气层中确定了二氧化碳的存在。它的质量比木星高13%,轨道周期2.2日,即轨道速度152.5 km/s,因此人类所知的生命型态存在的可能性极低。

木星(左)与HD 189733 b(右)的比较
木星(左)与HD 189733 b(右)的比较

观测与发现

凌日和都卜勒光谱学法

HD 189733 b的红外线光谱。
HD 189733 b表面热量分布图。
天文学家以偏振测量法确认它的表面颜色是蓝色[1]

2005年10月6日,一组天文学家宣布发现了凌日行星HD 189733 b,之后再以都卜勒光谱学法侦测到它的存在。实时径向速度量测让天文学家在凌星现象发生时测光以前就可经由罗斯特-麦克劳克林效应确认行星的存在。2006年由德瑞克·戴明带领的团队在行星次蚀时进行光通量下降量测后,宣布侦测到该行星有强烈的红外线热辐射

HD 189733 b的质量估计比木星高13%,并且轨道周期2.2日,使其轨道速度达到152.5 km/s。有时候该行星会编号为HD 189733 Ab以和系统的伴星HD 189733 B分辨。

红外线光谱

2007年2月21日,NASA 宣布使用史匹哲太空望远镜观测HD 189733 b和HD 209458 b红外线光谱的结果[7]。这两颗行星的光谱观测结果也同时首次发表于当期《自然》期刊,并有另一篇论文发表于《天文物理期刊通讯》。而HD 189733 b的光谱观测则是由任职于加州理工学院内史匹哲科学中心的卡尔·格里梅尔带领的团队进行。

可见光下的颜色

2008年,一组天文学家以偏振测量法测定HD 189733 b在可见光线的颜色,并获得成功[8]。同一团队于2011年进一步确认了先前的观测结果[1]。该团队发现HD 189733 b在蓝色波段的反照率高于红色,并可能因为瑞利散射和大气层中气体分子吸收红光,使人类肉眼所见该行星可能呈现深蓝色[1],并且于2013年确认该行星表面为蓝色[9]。因此HD 189733 b是首颗以两种不同方式确认表面整体颜色的行星。

该行星表面呈现蓝色可能是瑞利散射造成。2008年1月中旬,在对该行星进行凌日时光谱观测时以瑞立散射模型推测,如果分子存在的话,该行星在0.1564倍太阳半径处的气压将是410 ± 30毫巴米氏近似模型也显示大气层中可能有粒径约10−2到10−1 μm 的矽酸镁(MgSiO3)。从这两个模型可推测该行星的表面温度在1340至1540 K[10]。瑞立散射的效应在其他模型中被确认[11],并且因为在大气层中缺乏冷却作用,使高层大气下不存在平流层

气体蒸发

本短片是关于HD 189733 b的大气层蒸发。
本短片是关于HD 189733 b的大气层蒸发。

2010年3月,以 HI 莱曼α波段观测HD 189733 b凌日时,发现它的大气层蒸发率达到每秒1000到10万公吨。这项发现是因为侦测到散逸层中的氢原子。 HD 189733 b是继HD 209458 b之后,第二颗发现大气层气体蒸发的系外行星[12]

行星状态

确认HD 189733 b有二氧化碳和甲烷存在以后的想像图。
确认HD 189733 b有二氧化碳和甲烷存在以后的想像图。

HD 189733 b是至今观测到的系外行星中在凌星时让母恒星光度下降最多者,约3%。它的轨道视升交点黄经大约和天球南北向夹角16 ± 8°。它和HD 209458 b是首批直接观测到其光谱的系外行星[7]。这两颗恒星的母恒星是凌日行星的母恒星中亮度最高的,因此天文学家持续对这两颗行星相当关注。就像大多数的热木星,HD 189733 b被认为已被母恒星潮汐锁定,即永远以同一侧面对母恒星。

HD 189733 b并非扁椭球体,并且被认为没有0.8倍地球半径以上的卫星和类似土星的行星环存在[13]

HD 189733 b的大气层是首个被认为是“pL”型的系外行星大气层,该型大气层缺乏温度随高度上升的平流层,类似缺少钛氧化物和钒氧化物的L型恒星[14],进一步对平流层模型观测与实验也没有得到决定性结果[15]。在距离行星表面1000公里以上的大气层将凝结形成雾,并且可使用红外线观测。在该行星上的夕阳是红色的[16]。乔凡娜·蒂内蒂于2007年预测了HD 189733 b大气层中钠和钾的存在,又因为雾的凝结,最终观测发现钠含量高达HD 209458 b钠层的三倍[17]。HD 189733 b也是首颗确认大气层内有二氧化碳存在的系外行星[18]

行星表面热分布图

2007年天文学家以史匹哲太空望远镜的观测资料绘制出HD 189733 b的表面辐射温度图。天文学家对该行星系连续33小时的观测中,一开始只能观测到行星的夜半球,在经过了一半轨道周期以后逐渐观测到较大范围的昼半球。该次观测发现行星表面温度在973 ± 33 K到1,212 ± 11 K之间变化,代表行星从母恒星吸收的热量在大气层中均匀分布。让人注意的是,行星表面的温度最高区域在行星星下点东方30°处,符合热木星理论模型中参数化的昼夜间热量重分布机制所预测结果[19]

HD 189733 b大气层蒸发想像图
HD 189733 b大气层蒸发想像图

假设HD 189733 b受到母恒星潮汐锁定,这代表行星表面有向东方的2,700米每秒(9,700千米每小时)强风,使行星表面的热量重新分布[20]。NASA所发布的该行星表面温度亮度图是首幅太阳系外行星的热量分布图[21]

水蒸气、氧和有机化合物

2007年7月11日,由乔凡娜·蒂内蒂带领的一组天文学家发表了使用史匹哲太空望远镜观测HD 189733 b的结果的论文,其中总结提到有明显证据显示该行星的大气层中有大量的水蒸气存在[22]。接下来哈伯太空望远镜的观测的确认了大气层中水蒸气、中性氧和有机化合物甲烷的存在[11][23][24]。之后,甚大望远镜在HD 189733 b的昼半球侦测到一氧化碳的存在[25]。目前仍无法得知甲烷如何在温度高达700℃的环境下产生,因为在这种环境下甲烷会和水蒸气起化学反应形成一氧化碳[23][26]

行星系的状态变化

当HD 189733 b的行星凌发生时,罗斯特-麦克劳克林效应将会相当明显。来自光球层的光谱线将会因为遮蔽自转中的恒星盘面部分区域而在光谱上移动。因为该行星的大质量和距离母恒星极近,恒星径向速度的半振幅将高达205 m/s[27]

罗斯特-麦克劳克林效应是让天文学家量测行星轨道平面和恒星赤道面夹角的工具,而这两者是完全一致的[28]。将HD 189733 b和HD 149026b相类比,可得知该行星的形成也许过程相当平静,并且过程中会和原行星盘的物质之间有重力交互作用。如果夹角较大的话,代表形成过程中和其他原行星之间的重力交互作用过程相当激烈。

参见

参考资料

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