瑞士伯爾尼大學(xué)的延斯·霍伊梅克斯和凱文·亨教授帶領(lǐng)的研究團(tuán)組在《自然》雜志上發(fā)表論文,報告在KELT-9b的大氣中發(fā)現(xiàn)了中性鐵原子,以及一次電離的鐵和鈦離子。這是首次在系外行星的大氣中直接探測到重金屬的原子和離子,是系外行星領(lǐng)域的重要研究進(jìn)展。
先前天文學(xué)家已經(jīng)在一些凌星行星的大氣中找到了一氧化碳、二氧化碳等簡單的分子,以及鈉、鉀、鈣等較輕的金屬元素,但是對于更重的金屬原子則一無所獲。在重金屬元素中,最引人注目的是鐵。它不僅是星光中譜線最豐富的元素,還是原子序數(shù)大于14的元素中含量最高的,因此通常把鐵相對于氫元素的含量作為恒星金屬元素豐度的代表。如果能在行星的大氣中探測到鐵,對研究行星的化學(xué)組成、形成過程等都會產(chǎn)生有力推動。
盡管鐵元素在行星中幾乎是一定存在的,但卻極難探測。
KELT-9b的發(fā)現(xiàn)則給研究帶來了轉(zhuǎn)機(jī)。在它4600開爾文高溫的行星大氣中,鐵、鈦等較重的金屬元素幾乎不可能形成固體或液體,只能以氣態(tài)的形式存在,甚至大部分都被電離成了一價鐵離子(Fe+)和一價鈦離子(Ti+)。行星大氣中遮擋光譜信號的云層和灰霾也消失得無影無蹤,幾乎一定是“清澈透明”的。同時,它的主星還是一顆高溫的、快速自轉(zhuǎn)的A型星,因此是一個難得的珍貴樣本。凱文·亨教授對KELT-9b的研究結(jié)果表明,F(xiàn)e、Fe+、以及Ti+的信號都被清晰地探測到了,而未探測到中性鈦原子的信號也可以得到很好的解釋,即在KELT-9b的高溫下,絕大多數(shù)的鈦原子都被電離成了一價鈦離子。