热木星是一种巨大的气体行星，它们围绕着它们的主恒星在极其紧密的轨道上运行。由于一项新的研究，将理论模型与哈勃太空望远镜的观测相结合，热木星变得不那么神秘了。
之前的研究主要集中在单个世界上，因为它们表面上与我们太阳系中的气态巨行星相似，被归类为“热木星”，而这项新研究是第一次对更广泛的奇怪世界进行研究。这项由亚利桑那大学研究人员领导的研究发表在《自然天文学》杂志上，为天文学家提供了一个前所未有的热木星的“现场指南”，并提供了对行星形成的一般认识。
虽然天文学家认为只有大约10明星主持人热木星的行星类,奇特的行星构成了相当大的一部分迄今为止发现的系外行星,因为他们是更大和更光明的,比其他类型的系外行星,如岩石,更多的类似地球的行星或更小,冷却气体行星。它们的大小从木星的三分之一到10个木星的质量不等，所有的热木星都以非常近的距离围绕它们的主星运行，通常比太阳系最内侧的行星水星离太阳近得多。在典型的热木星上，“一年”持续数小时，至多几天。相比之下，水星绕太阳一周需要近三个月的时间。
由于它们的轨道很近，大多数(如果不是全部的话)热木星被认为与它们的宿主恒星高速拥抱在一起，其一侧永远暴露在恒星的辐射下，而另一侧则永远笼罩在黑暗之中。一个典型的热木星表面可以达到近5000华氏度，“较冷”的样本可以达到1400华氏度——热到足以熔化铝。
梅根·曼斯菲尔德领导的研究,这是NASA萨根研究员亚利桑那大学的管家天文台,观察使用哈勃太空望远镜,允许团队直接测量发射光谱从热木星,尽管哈勃望远镜不能直接形象这些行星。
曼斯菲尔德说:“这些系统、这些恒星和它们的热木星距离太远，无法分辨单个恒星和它的行星。”“我们所能看到的只是一个点——这两个光源的组合。”
曼斯菲尔德和她的团队使用了一种被称为二次日食的方法，从观测中梳理出信息，使他们能够深入观察行星的大气层，并了解它们的结构和化学组成。这项技术包括对同一系统的反复观测，捕捉行星在其轨道上的不同位置，包括它落在恒星后面的时候。
曼斯菲尔德说:“我们基本上测量了来自恒星和它的行星的综合光，并将测量结果与我们在行星隐藏在恒星后面时所看到的结果进行了比较。”“这让我们可以减去恒星的贡献，隔离行星发出的光，即使我们不能直接看到它。”
日食数据为研究人员提供了对热木星大气热结构的深入了解，并使他们能够为每一颗热木星构建单独的温度和压力剖面。该团队随后分析了近红外光，这是一种波长，刚好在人类可以看到的范围之外，来自每个热木星系统的所谓吸收特征。因为每个分子或原子都有自己特定的吸收谱，就像指纹一样，观察不同的波长可以让研究人员获得有关热木星化学组成的信息。例如，如果这颗行星的大气层中存在水，它将吸收1.4微米的光，这是哈勃望远镜可以很好地看到的波长范围。
“在某种程度上，我们使用分子来扫描这些热木星上的大气，”曼斯菲尔德说。“我们可以利用我们观察到的光谱来获取大气构成的信息，我们也可以获得大气结构的信息。”
该团队进一步量化了观测数据，并将其与据信在热木星大气中起作用的物理过程模型进行了比较。这两组数据非常吻合，证实了许多基于理论工作的关于行星性质的预测似乎是正确的，曼斯菲尔德说，这些发现“令人兴奋，因为它们没有任何保证”。
结果表明，所有的热木星，不仅仅是研究中包括的19个，都可能含有类似的分子，如水和一氧化碳，以及少量的其他分子。各个行星之间的差异应该主要是由于这些分子的相对数量不同。这些发现还表明，在不同的热木星上，观测到的水分吸收特征略有不同。
曼斯菲尔德说:“综合来看，我们的研究结果告诉我们，很有可能我们已经弄清楚了这些行星的化学成分。”“与此同时，每个行星都有自己的化学组成，这也影响了我们在观察中看到的东西。”
根据作者的说法，这些结果可以用来指导天文学家在观察一颗以前没有研究过的热木星时可能会看到什么。NASA将于12月18日发射最新旗舰望远镜——詹姆斯·韦伯太空望远镜(James Webb Space telescope)，这让系外行星搜寻者兴奋不已，因为韦伯望远镜可以看到更大范围的红外光，并能更详细地观察系外行星，包括热木星。
“有很多,我们仍然不知道的关于行星形成总的来说,和我们试图理解的方法之一是通过观察这些热木星的大气层,弄清楚他们是如何在哪里,”曼斯菲尔德说。“哈勃的数据,我们可以看看趋势通过研究水吸收,但是当我们谈论的是大气的成分作为一个整体,有很多你想看其他重要的分子,如一氧化碳和二氧化碳,和詹姆斯韦伯太空望远镜将给我们一个机会来观察这些。”
