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天文学家在年轻的超级木星大气中探测到碳13同位素

2021-07-30 13:34          碳13 同位素 原子核放射性同位素
天文学家使用 ESO 的甚大望远镜在年轻的巨型系外行星 TYC 8998-760-1b 的大气中检测到同位素取代的一氧化碳,碳13。


在 ESO 的甚大望远镜上使用 SINFONI 观测 TYC 8998-760-1b 的示意图。背景图像由甚大望远镜上的 SPHERE 仪器捕获。蓝色小框标记了针对 TYC 8998-760-1b 的 SINFONI 观测的视野。主星和TYC 8998-760-1c都在视野之外。放大的蓝色框中显示了波长折叠图像的一个示例,显示星光的贡献可以忽略不计。图片来源:ESO / Bohn等。/ 张等人。

TYC 8998-760-1是一颗太阳型恒星,位于马斯卡星座,距离我们大约 309 光年。

这颗恒星也被称为 2MASS J13251211-6456207,质量与我们的太阳大致相同,但只有 1670 万年的历史。

它拥有两颗行星,TYC 8998-760-1b 和 c,质量至少是木星的 14 和 6 倍。

它们以 160 和 320 天文单位的距离绕母星运行;这使得行星离它们的恒星比木星或土星离太阳更远。

“同位素是同一个原子的不同形式,但原子核中有不同数量的中子,”博士生张亚鹏说。莱顿天文台的候选人和同事。

“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。”

在这项新研究中,天文学家在 2019 年 6 月 5 日和 6 月 19 日两个晚上使用安装在欧洲南方天文台甚大望远镜上的近红外积分场观测光谱仪 (SINFONI) 观测了 TYC 8998-760-1b。

他们能够区分碳 13 和碳 12,因为它吸收的辐射颜色略有不同。

“我们可以在如此远的系外行星大气中进行测量,这真的很特别,”张说。

“我们预计每 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。”

马克斯普朗克天文学研究所的天文学家保罗·莫里埃博士说:“这颗行星与母星的距离是地球与太阳之间距离的一百五十倍以上。”

“在如此远的距离上,冰可能形成了更多的碳 13,导致今天地球大气中这种同位素的比例更高。”

“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,”莱顿天文台的天文学家伊格纳斯·斯内伦教授说。

该团队的论文发表在《自然》杂志上。

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