一支由天文學(xué)家和行星科學(xué)家組成的日本研究團(tuán)隊利用帶有藍(lán)光透射濾光片的昴星望遠(yuǎn)鏡上的兩個光學(xué)攝像機Suprime-Cam和Focas，觀測超級地球GJ1214b的行星過境現(xiàn)象。該團(tuán)隊對該行星的大氣層是否含有大量水分或氫氣進(jìn)行了研究。利用昴星望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行的觀測結(jié)果表明，該行星的上空并不具備強烈的瑞利散射特征，而如果沒有云彩的大氣主要由氫氣構(gòu)成的話，則會呈現(xiàn)這一特征。綜合之前在其他顏色光波中的觀測發(fā)現(xiàn)，這一新的觀測結(jié)果表明，GJ1214b的空氣中可能含有大量水分。

超級地球正成為一類新的系外行星，它們的質(zhì)量和半徑都比地球大，但又比太陽系中的冰巨星（如天王星和海王星）小。我們現(xiàn)在還不知道超級地球是更像“大地球”，還是更像“小天王星”，因為科學(xué)家還需對它們的具體特質(zhì)進(jìn)行確認(rèn)。目前，這支研究團(tuán)隊主要致力于研究超級地球GJ1214b的大氣特征，他們對GJ1214b在繞其恒星運行時的光散射特征仔細(xì)地進(jìn)行了觀測。GJ1214b是廣為人知的超級地球之一，位于銀河系中心地區(qū)的西北方向，隸屬蛇夫座，距地球40光年。它是由哈佛大學(xué)天文學(xué)教授大衛(wèi)·夏邦諾等人在2009年實施MEarth計劃時發(fā)現(xiàn)的，該項目的主要目的是在太陽附近的小恒星周圍尋找適于居住的行星。

行星過境使科學(xué)家得以研究恒星亮度的波長變化（即凌星深度），而這些變化顯示出該行星的大氣成分。光波波長中強烈的瑞利散射是大氣主要由氫氣構(gòu)成的有力證明。光粒子在介質(zhì)中散射時如果波長不變，就會發(fā)生瑞利散射。這種散射對波長有很強的依賴性，而且會使短波長得到加強，從而在藍(lán)色波長而不是紅色波長中引起更大的凌星深度。

目前這支日本研究團(tuán)隊利用帶有藍(lán)光透射濾光片的昴星望遠(yuǎn)鏡上的兩個光學(xué)攝像機Suprime-Cam和Focas，搜尋GJ1213b大氣中的瑞利散射特征。該行星系統(tǒng)中的宿主恒星在藍(lán)光中顯得非?；璋?，這給研究人員確定該行星是否具有強烈的瑞利散射帶來了挑戰(zhàn)。昴星望遠(yuǎn)鏡的口徑很大，達(dá)8.2米，因此可以很好地用以采集光線，這使該研究團(tuán)隊能夠獲得最藍(lán)區(qū)域有史以來的最高靈敏度。

該小組的觀測顯示，GJ1214b的大氣層并未顯現(xiàn)強烈的瑞利散射，這一發(fā)現(xiàn)表明該行星大氣中可能含有大量水分。該研究團(tuán)隊計劃在不久的將來繼續(xù)觀察，以證實他們的結(jié)論。

雖然科學(xué)家現(xiàn)在在天空中能夠觀察到的超級地球只有一小部分，但過境系外行星探測衛(wèi)星（TESS）開始對太陽系附近地區(qū)的過境小行星進(jìn)行全方位的太空探索時，這種狀況將會得到極大的改觀。當(dāng)新的目標(biāo)出現(xiàn)時，科學(xué)家可以利用昴星望遠(yuǎn)鏡這樣的新一代大型望遠(yuǎn)鏡，對很多超級地球的大氣層進(jìn)行研究。憑借這類觀測，科學(xué)家們將得以更加深入地了解各種超級地球的本質(zhì)。

許林玉/編譯

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