天文學家已經發現海王星大小的系外行星HAT-P-11b有比最初想象的更大的氦大氣層。該行星大氣就像一個巨大的氣球一樣膨脹。

系外行星HAT-P-11b的概念圖，其擴展的氦大氣層被恒星輻射吹入太空

系外行星有許多不同的類型和大小，從小的岩石世界到比木星大得多的氣态巨行星。現在，天文學家又發現了另一個獨特的世界，他們說那裡的氦氣“膨脹得像個氣球”。由瑞士日内瓦大學(UNIGE)的科學家領導的研究小組在2018年12月6日的“科學”雜志上發表了同行評議的研究結果。

氦在地球上很稀有，但在宇宙中卻很常見。事實上，它是已知宇宙中第二豐富的元素。這個被标記為“HAT-P-11b”的行星的大氣層比正常情況下的“膨脹”更大，有點像兒童的玩具氣球，這是以前從未見過的東西。正如埃克塞特大學(University of Exeter)的傑西卡·斯派克(Jessica Spake)所言，科學家們對這一發現感到高興：

這真是一個令人興奮的發現，尤其是今年早些時候才在系外行星大氣層中首次檢測到氦。觀測結果表明，氦正被其主恒星的輻射吹離該行星。希望我們能利用這項新的研究來了解哪種類型的行星擁有大量的氫和氦，以及它們能在大氣中保存這些氣體的時間。

HAT-P-11b隻是比海王星稍大一點

HAT-P-11b于2009年首次被發現，被稱為熱海王星，位于124光年以外的天鵝座。HAT-P-11b相當于我們太陽系中海王星的大小，當氣體從過熱的大氣中逸出到太空中時，氦氣實際上會使它會膨脹。顧名思義，大氣層非常熱，大約1022華氏度(550攝氏度)！這也許并不令人驚訝，因為這顆行星的軌道距離其恒星的距離是地球距離太陽距離的20分之一

科學家懷疑與這顆恒星的距離可能會影響到這顆系外行星的大氣層。這些新的觀測結果如此精确，系外行星大氣層無疑被恒星輻射膨脹并逃逸到太空。

氦在系外行星上很難檢測到，但今年早些時候，哈勃太空望遠鏡首次在HAT-P-11b上初步檢測到了氦，盡管結果很難解釋。還需要更多的觀測，因此UNIGE的一些小組成員，決定使用另一台望遠鏡-西班牙安達盧西亞卡拉阿托天文台的4米望遠鏡，該望遠鏡使用一種稱為CARMENES的新型攝譜儀。

HAT-P-11b的上空看到的大氣的樣子（概念圖）

與哈勃望遠鏡所能看到的數百種顔色相比，CARMENES儀器能夠識别出100，000多種紅外光譜中的顔色。這種看到精細細節的能力不僅有助于證實HAT-P-11b大氣中存在氦，而且還表明，随着恒星的粒子(恒星的太陽風)輻射使大氣“膨脹”，氦正在緩慢地逃往太空。

新的數據是十分精确，科學家能夠追蹤氦原子逃離大氣層時的軌迹。

氦以每小時10000公裡的速度從行星的日照一側吹到它的夜晚一側。因為氦是一種輕氣體，它很容易從行星的引力中逃脫，并在它周圍形成一片延伸的雲。

這些發現使HAT-P-11b成為一個有趣的案例研究，它涉及太陽系外行星的大氣層，以及新技術如何能更多地告訴天文學家它們的組成和行為，盡管這些星球中的大多數都離我們非常遙遠。最近的太空和地面望遠鏡調查發現，所謂的“熱木星”也很常見。像HAT-P-11b一樣，它們的軌道非常靠近它們的恒星，這不同于我們太陽系中的氣态巨星，所以它們有灼熱的大氣層。

這是尋找系外行星大氣特征的令人興奮的時刻。

幾十年前，人們甚至還不知道系外行星是否存在，但現在它們被成千上萬的人發現了。天文學家發現了它們，而且天文學家現在也開始能夠更多地了解它們-它們的大小、質量、成分、溫度和大氣。目前，這主要限于HAT-P-11b等較大的行星，但不久，詹姆斯·韋伯太空望遠鏡等新望遠鏡将能夠研究岩石地球大小的行星的大氣層，并找出有多少可能适合生命居住。

2014年，還有報道稱，在主要由氫和氦組成的行星大氣層中檢測到了水蒸氣。

簡而言之：HAT-P-11b膨脹的氦的大氣層為天文學家提供了一個獨特的機會，來研究當一顆巨型外行星的大氣層被其恒星變得過熱并至少部分被吹到太空時會發生什麼。這些數據在觀測其他熱氣體巨行星以及熱木星時也是有用的。

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