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首次测量系外行星大气中的同位素

2021-07-15 11:58          放射性同位素原子核

关于在系外行星大气中发现碳 13 的漫画。实际上,天文学家正坐在办公桌后面分析由欧洲南方天文台位于智利的甚大望远镜拍摄的系外行星 TYC-8998 b 的光谱。图片来源:Daniëlle Futselaar (Artsource)

一个国际天文学家团队已成为世界上第一个探测到系外行星大气中同位素的团队。此探测涉及位于穆卡星座中距离 300 光年的气态巨行星 TYC 8998-760-1 b 中不同形式的碳。欧洲南方天文台在智利的甚大望远镜测量到的微弱信号似乎表明这颗行星的碳 13 含量相对丰富。天文学家推测这是因为这颗行星与其母星相距很远。这项研究将于周四发表在科学杂志《自然》上。

同位素是同一原子的不同形式,但在原子核中具有不同数量的中子。例如,具有六个质子的碳通常有六个中子(碳 12),但偶尔有七个(碳 13)或八个(碳 14)。这不会改变碳的化学性质,但同位素以不同的方式形成,并且通常对主要条件的反应略有不同。因此,同位素被用于广泛的研究领域:从检测心血管疾病或癌症到研究气候变化以及确定化石和岩石的年龄。

非常特别

天文学家能够将碳 13 与碳 12 区分开来,因为它吸收的辐射颜色略有不同。“我们能够在如此远的系外行星大气中测量这一点真的很特别,”莱顿博士说。学生张亚鹏,文章第一作者。

天文学家原以为每 70 个碳原子中就有一个是碳 13,但对于这颗行星来说,它似乎是碳 13 的两倍。这个想法是,较高的碳 13 以某种方式与系外行星的形成有关。

来自德国海德堡马克斯普朗克天文学研究所的合著者 Paul Mollière 说:“这颗行星与其母恒星的距离是地球与太阳之间的距离的 150 多倍。在如此远的距离,冰有可能由更多的碳 13 形成,导致今天地球大气中这种同位素的比例更高。”

 


这颗行星本身,TYC 8998-760-1 b,仅在两年前被莱顿博士发现。学生亚历山大·博恩,文章的合著者。“这个发现离‘我的’星球很近,真是太棒了。它可能是众多发现中的第一个。”

伊格纳斯·斯内伦 (Ignas Snellen) 是莱顿 (Leiden) 的教授,多年来一直是该学科背后的推动者,他首先感到自豪。“预计未来同位素将进一步帮助了解行星形成的确切方式、地点和时间。这只是开始。”

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