天文学家首次在太阳系外的一颗行星的大气层中发现了铁和钛。这颗名为KELT-9b的系外行星是迄今为止发现最热的外星世界。这颗行星是如此炙热，甚至比大多数恒星还要热。这颗酷热的系外行星位于天鹅座，距离地球约620光年，天文学家称之为“超热木星”。KELT-9b是一个巨大的气体世界，就像木星一样，木星是太阳系中最大的行星。但它要大得多——质量是木星的三倍，直径是木星的两倍——而且它的轨道非常接近母星KELT-9。“超热木星”是一个非官方的术语，指温度超过3100华氏度(1700摄氏度)的热木星系外行星。
博科园–科学科普：瑞士伯尔尼大学天体物理学家Kevin Heng说：太热了，即使是行星，也有点像恒星。KELT-9b可以达到7800华氏度(4300摄氏度)。这破纪录的高温使天文学家能够在KELT-9b大气中探测到铁和钛。长期以来，研究人员一直怀疑这些元素存在于一些系外行星上（铁是宇宙中最丰富的元素之一）但在较冷的环境中很难探测到，因为这些原子大多“被困在其他分子中”。然而KELT-9b非常热，以至于云层不会在其大气中凝结，使单个的铁原子和其他金属单独飞行。钛曾在一颗系外行星的大气层中被发现过——但不是以原子的形式。2017年9月天文学家通过哈勃太空望远镜宣布，他们在一颗名为开普勒– 13a的系外行星的大气层中发现了二氧化钛(由一个钛原子和两个氧原子组成的分子)。
天文学家可以通过观察来自太空物体的光谱来探测不同的元素。由于这颗系外行星并不发出自己的光，因此研究小组研究了在太阳凌日过程中收集的望远镜数据。很方便的是这项研究之前，这些数据就已经存在了，利用光谱数据在KELT-9b大气中寻找氢之后，实际上把这些数据保存在抽屉里，因为没有理由去寻找铁或钛。然后几个月前，研究人员做了一项理论研究，预测那里会有铁和钛，这推动了搜索。利用来自西班牙拉帕尔马伽利略国家望远镜的一年前的数据，研究人员开始寻找通过KELT-9b大气中4小时传输光谱中的金属。这些数据是用一种叫做HARPS的光谱仪采集的，HARPS是一种高精度径向速度行星探测器。
当把光“分裂”成光谱时，不同的原子或分子都有一个指纹，只要有足够的分辨率，足够好的数据，每个分子都有一个独特的指纹。KELT-9b大气中存在铁和钛的指纹，要找到这些元素的指纹需要“高性能计算技术的结合、光谱数据库的精心管理以及对细节的细致关注。研究团队向伯尔尼大学的天体物理学家西蒙·格林寻求帮助（原子和分子混浊度计算方面的专家），这些混浊物的计算并不容易，因为需要评估数百万至数十亿条谱线的强度和形状。之前研究KELT-9b大气中氢的时候发现光谱中有很强的氢吸收谱线，而不需要研究团队那样做更复杂的相互关系分析来发现铁和钛。为寻找氢而收集数据的天文学家“缺乏对铁等金属进行认真研究的理论动机。
这是系外行星KELT-9b的概念，KELT-9b的轨道非常接近它的主星，以致于它的圆盘看起来比天空中的太阳大70倍。图片：Denis Bajram/Nature
发表在《自然天文学》上的另一项研究表明，氢实际上是从KELT-9b的大气中“沸腾”出来的，并被吸入了行星的母恒星。重金属元素有可能也在逃逸，因为氢气的大量逃逸会将重元素‘拖’到大气中非常高的位置。尽管KELT-9b大气中的铁和钛是一个巨大的发现，这项技术本身真的很令人兴奋，使用同样的技术来检测生物学或生物签名，在地球上认为是氧气和其他一些不为人知的分子，但不知道生物特征是什么。如果你知道它们是什么……可以用完全相同的技术在更冷、更小的行星上检测这些分子。天文学家不太可能在这颗地狱般的行星上发现任何生命迹象，但研究团队在KELT-9b的光谱中发现了一些其他有趣的元素。研究团队也在努力让哈勃太空望远镜获得时间去寻找水。最终的目标是“对行星进行一个完整的化学清单”探测，哈勃还将能够提供一些关于KELT-9b上天气的信息，行星上应该会有猛烈的风暴。
博科园-科学科普｜文：Hanneke Weitering/Space
博科园-传递宇宙科学之美
![[s-1]](https://www.bokeyuan.net/pic/image/emoji/cas/1.png)
