鏡面對齊、設備校準都已經完成,韋伯太空望遠鏡(JWST)在幾周內即將開始正式的觀測任務。探索兩顆滾燙的岩石系外行星是韋伯望遠鏡今年主要的探測任務之一。

美國太空總署(NASA)5月26日發布的新聞稿說,他們將安排韋伯望遠鏡觀測兩顆「超級地球」類型的系外行星。一顆是表面被岩漿覆蓋的55 Cancri e;另一顆是LHS 3844 b,它的地面溫度也很高,不過可能還沒有達到熔化的程度,但是那裏沒有大氣層。「超級地球」是體積和地球差不多,也有岩石地面的一類系外行星的總稱。這兩顆行星距離地球大約都是50光年。

55 Cancri e繞行其恆星的軌道半徑不到150萬英里——只有水星和太陽間距離的二十分之一,只要不到18個小時即可繞行一周。由於距離恆星很近,這顆行星表面的溫度遠遠高出常見岩石成份的熔點。科學家推測這顆行星面向恆星的一面應該是岩漿構成的一片汪洋。

NASA介紹說,如此近距離繞行恆星的行星很可能是潮汐鎖定的繞行模式,就是這顆行星永遠只有一面對著恆星;或者說,這顆行星上的一面永遠是白天,另一面永遠是黑夜。所以,這顆行星上溫度的最高點應該是正對著恆星的那個位置,而且,這顆行星上永遠處於白天的半球所發出的熱量應該不會隨著時間的變化而浮動。

然而,從現已退役的斯皮策太空望遠鏡(Spitzer Space Telescope)以前的觀測數據發現,這顆行星上的溫度最高點並不在這顆行星正對著恆星的位置,而且,這顆行星的白日半球所發出的熱量也有變化。

科學家猜測,一個可能的原因是這顆行星上面有很厚的大氣層,大氣對流帶動熱量的遷移。NASA噴氣動力實驗室的胡任宇(Renyu Hu,音譯)說:「如果那上面有大氣層,韋伯望遠鏡足夠敏感可以探測到,並能分析裏面的成份。」

另外也可能這顆行星並不是以潮汐鎖定模式繞行恆星,可能像水星,每繞行兩周自轉三圈。如果是這樣,那麼這顆行星上就會有晝夜的變化。斯德哥爾摩大學研究員亞歷克西斯布蘭德克(Alexis Brandeker)說:「這就能解釋這顆行星上高溫區域的變化。」

韋伯望遠鏡通過探測這顆行星在不同軌道周期不同半球熱力的變化,就能證明這顆行星否屬於這種情形。另外,如果是這種情形,那麼這顆行星在白日裏,地面物質會熔化、氣化升到空中,到了夜晚則會冷凝再落回地面,形成「岩漿雨」。

LHS 3844 b也在距離其恆星很近的地方繞行,每11小時繞行一周。但是它的恆星小一些、溫度低一些,所以科學家估計那裏的溫度不足以熔化這顆行星的表面。從斯皮策太空望遠鏡的觀測數據來看,這顆行星很可能沒有大氣層。

由於沒有大氣層的阻擋,NASA希望用韋伯望遠鏡分析這顆行星上岩石的成份。馬克斯普朗克天文學研究所(Max Planck Institute for Astronomy)的勞拉克雷德伯格(Laura Kreidberg)說:「不同的岩石反射不同的光譜。比如,花崗岩的顏色比玄武岩淺。岩石反射的紅外線也有類似的差異。」

這兩顆行星將是韋伯望遠鏡「總體觀察項目」(General Observers)第一輪的觀測對象。「總體觀察項目」的對象由雙匿名評估系統選定。以前,哈勃(Hubble)望遠鏡的觀測時間也使用這個系統進行分配。#

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