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为什么有的行星比恒星温度高？我们开始揭开谜团
木卫Kelt-9b行星环绕其主恒星Kelt-9概念图（图源：NASA/JPL-加利福尼亚学院）
本文原刊登于The Conversation（对话）网站 。 该网站将文章投稿至Space.com的Expert Voices: Op-Ed & Insights（专家之声）专栏 。
【天文问答 为什么有的行星比恒星还烫？科学家将解开谜团】昆廷·昌吉特（Quentin Changeat） ， 伦敦大学学院天文学博士后研究员
比利·爱德华（Billy Edwards） ， 闪熠太空任务（Twinkle Space Mission）项目科学家 ， 伦敦大学学院天文学研究员
直到21世纪初期 ， 人们所知道的行星都位于我们所处的太阳系附近 。 这些行星大致可以分为两类：在太阳系内的小型岩石行星和太阳系外的冷气态行星 。 随着系外行星（也就是围绕除太阳以外的行星）的发现 ， 更多的行星种类出现了 ， 一幅关于行星的新画面开始浮现 。 我们的太阳系绝不是最典型的星系 。
举个例子 ， 据开普勒计划的数据显示 ， 大型气态系外行星可以不像太阳系中的行星那样远离太阳 ， 而是能够非常靠近它们的恒星进行轨道运行 ， 这导致它们的温度能达到超过1000K（727℃） 。 这些行星被称为“热木星”或“超热木星” 。 尽管大多数系外行星的体积都相对小 ， 通常介于海王星和地球之间 ， 但我们却对它们的组成知之甚少 。
这些高温气态行星到底是如何在距离恒星如此近的范围内形成和存在的呢？这里发生过何种极端的物理过程？这些问题的答案对我们理解系外行星和太阳系行星具有很大影响 。 在我们最近发表于《天体物理学快报》的研究中 ， 我们为解开行星形成与演化之谜提供了新线索 。
Kelt-9 b行星
目前已知最热的系外行星是Kelt-9b行星 ， 它于2016年【！！】被发现 。 Kelt-9b围绕着一颗比太阳温度高两倍的恒星运行 ， 而这两者的距离却仅有太阳与水星距离的十分之一 。 它是一颗巨大的气态系外行星 ， 其半径为木星的1.8倍 ， 温度高达5000k（译者注：4726.85℃） 。 相比之下 ， Kelt-9b比宇宙中80%的恒星都热 ， 与我们的太阳温度相当 。
图解：木星与Klet-9b大小比较 。 图源：NASA戈达德航天中心/Chris Smith (USRA)
从本质上讲 ， 热木星是了解极端物理和化学过程的窗口 。 它们提供了一个绝佳的机会 ， 让我们可以在地球上几乎无法复制的环境中研究物理 。 研究它们有助于我们对化学和热过程、大气动力学和云形成有更进一步理解 。 了解他们的起源也能够帮助我们改进行星的形成与演化模型 。
我们仍在努力研究行星是如何形成的 ， 以及水等元素是如何被运送到太阳系中的 。 为了找到答案 ， 我们需要通过观测系外行星的大气层来研究其组成 。
大气观测
研究系外行星的大气主要有两种方法 。 在凌日法中 ， 当系外行星在其恒星前方横越时 ， 我们可以捕捉穿过了行星大气层的恒星光 ， 借此找到那里存在任何化学元素的痕迹 。
图解：利用凌日法进行观测 。 图源：NASA戈达德航天中心/Chris Smith (USRA)
另一种方法是利用行星经过主恒星后方的期间 。 这时行星也会发出和反射一小部分光 ， 因此 ， 通过对比行星在隐藏和可见两种情况下总光的微小变化 ， 我们可以提取到来自行星的光 。
这两种类型的观测都是在不同的波长或颜色下进行的 。 由于化学元素和化合物会吸收和发射非常特定的波长 ， 因此可以产生一个光谱（按波长分解光） ， 用来推断其大气的成分 。
Kelt-9b行星的秘密
Kelt-9恒星及超热行星Kelt-9b的想象图 。 （图源：Robert Hurt/NASA/JPL-加利福尼亚学院）
在我们的研究中 ， 我们利用哈勃太空望远镜获取的公开数据得到kelt-9b行星的光谱 。
接下来 ， 我们用开源软件提取分子并发现其中含有大量金属（由分子组成） 。 这是一个很有趣的发现 ， 因为在此之前人们一直认为分子是不会出现在这种极端的温度之下的——它们应该会被分解成更小的化合物 。
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