天文學家首次在系外行星大氣層中測出碳的同位素

天文學家從2.8萬億公里外計算了碳原子內部的中子數量,該小組首次成功地測量了系外行星大氣中的碳同位素比例,這可以告訴我們它是如何形成的。一種特定元素的原子在其原子核中可以有不同數量的中子,從而產生不同的類型,我們稱之為同位素。

天文學家首次在系外行星大氣層中測出碳的同位素

例如,碳有15種同位素,其中碳-12和碳-13是自然界中最穩定和最常見的。測量同位素的比例可以幫助我們確定化石的日期,跟蹤氣候變化,並檢查疾病的生物標志物。

在地球之外,科學家們已經測量了遠在月球和火星的同位素,但現在這一距離已經擴展到太陽系之外的一顆行星。這顆行星是一顆名為Tycho 8998-760-1 b的超級木星,位於約300光年外的蒼蠅座。

研究人員利用智利的甚大望遠鏡,分析了來自宿主恆星的光線穿過該行星大氣層的光譜。不同的元素和不同的同位素會以不同的波長吸收這種輻射,產生一個信號,這個信號帶有那里的空氣是由什麼構成的指紋。

天文學家首次在系外行星大氣層中測出碳的同位素

在這種情況下,它主要是水蒸氣和一氧化碳。在後者中,研究小組設法區分了碳-12和碳-13,標志著第一次在一顆系外行星的大氣中測量到不同的同位素。研究人員預計會發現碳-12占主導地位,大約70個原子中有一個是碳-13–但令他們驚訝的是,事實證明存在大約兩倍的數量。

有關這到底是如何發生的仍然是一個謎,但該小組有一個假設。在一個行星系統中,一氧化碳在靠近恆星的地方更容易以氣態形式存在,但超過一定的限度就會凍結。這一區域被稱為「一氧化碳雪線」,位於雪線兩側的行星有不同的同位素比率。而這項研究中考察的行星圍繞其恆星運行的距離比我們太陽系中任何已知的行星都要大得多。

“這項研究的作者Paul Mollière說:”這顆行星離它的母星比我們的地球離我們的太陽還要遠一百五十多倍。在如此遙遠的距離,冰塊可能已經形成了更多的碳-13,導致今天行星大氣中這種同位素的比例更高。”

該團隊說,未來對系外行星的同位素測量可以幫助我們更好地了解它們的發展和演變。

這項研究發表在《自然》雜誌上。

來源:cnBeta