麦片盒大小的NASA CUTE航天器正持续提供有关"热木星"的新细节
一个只有麦片盒大小的航天器收集了被称为"热木星"的大型浮肿行星大气的精确测量数据。这些发现由美国加州大学伯克利分校博尔德分校的一个研究小组领导，有助于揭示这些行星和其他许多世界周围的大气是如何逃逸到太空中的。
艺术家描绘的 KELT-9b，一颗围绕恒星运行的热木星行星，距离地球大约 670 光年，是 CUTE 航天器的科学目标。资料来源：美国宇航局戈达德太空飞行中心
美国国家航空航天局的 CUTE 航天器尽管体积很小，却极大地促进了我们对"热木星"的了解，揭示了各种大气行为，有助于我们了解行星的演变，同时也为学生提供了实践经验。
这些观测结果是美国国家航空航天局（NASA）一个名为"科罗拉多紫外线过境实验"（CUTE）的辛勤工作的航天器取得的首批成果。
这次任务的首席研究员凯文-弗朗西斯科在旧金山举行的美国地球物理联合会 2023 年会议上介绍了该小组的研究成果。
这个身长仅有 14 英寸的小玩意可能很可爱，但它的科学发现却一点也不少。自 2021 年 9 月发射以来，CUTE 已将其单架紫外线望远镜对准了一系列热木星，这些热木星距离地球大约有数百光年。
热木星是银河系中最热、最愤怒的行星之一。顾名思义，它们和我们的木星一样是气态巨行星。不过，这些行星更靠近它们的母恒星，大约每隔几个地球日就会完成一次轨道运行。在这个过程中，恒星辐射会把热木星烤到数千华氏度，它们的大气会膨胀到非常大，有点像面包在烤箱里升温。
长期以来，研究人员一直怀疑恒星辐射的这种持续冲击可能会在数百万年到数十亿年的时间里剥离一些系外行星周围的大气层，来自 CUTE 的数据表明，这一过程可能并不那么简单。
各种各样的热木星行星。图片来源：欧空局/哈勃和美国国家航空航天局
CUTE 团队包括几名本科生和研究生，迄今为止已经观测到七颗热木星，还有更多的木星即将被观测到。其中一些似乎正在失去大气层，但另一些则没有。
大气与空间物理学实验室（LASP）和天体物理与行星科学系副教授弗朗西说："行星似乎是五花八门的。"他补充说，CUTE 正在帮助科学家们编写银河系中存在的多种行星的实地指南--包括那些看起来与地球近邻毫无相似之处的行星。
"我们希望了解我们的太阳系是如何融入宇宙中的太阳系大家庭的，"弗朗西斯科说。"这意味着要了解大行星、小行星、可能有生命的行星和肯定没有生命的行星，以及在这些行星上运行的所有重要物理过程。"
CUTE 系统工程师 Rick Kohnert 和前 LASP 研究生 Arika Egan 在中大博尔德校区与小型卫星合影。资料来源：LASP
CUTE 的科研成功之路并非一帆风顺。当宇宙飞船首次进入环绕地球的轨道时，弗朗西斯科和他的同事们很快就注意到，它似乎遇到了一些小故障--这是许多小型卫星（或称立方体卫星）的正常问题。有一次，保护 CUTE 望远镜的快门总是在不应该关闭的时候突然关闭。
包括几名本科生和研究生在内的研究小组并没有放弃。研究人员命令航天器打开快门，然后耗尽为其供电的电池，防止仪器再次关闭。
CUTE misssion 徽标
"CUTE至今仍在工作并收集数据，"France说。"当我们获得第一批真正的科学成果时，真的很令人兴奋"。
CUTE 在遥远的行星从其母星前方经过时对它们进行观测，使这些恒星发出的紫外线在此过程中变暗。在某些情况下，航天器的观测非常精确，可以探测到星光何时变暗，而变暗的幅度仅为 1%。
在9月份发表的一篇论文中，研究人员描述了他们对一个名为WASP-189b的世界的观测结果。这颗行星围绕天秤座的一颗恒星运行，距离地球超过300光年，即数千万亿英里。根据研究小组的研究结果，这颗行星的温度也高得惊人，其大气层的温度大约达到华氏15000度。这比太阳表面的温度高出数千度。
CUTE的观测结果还表明，气体正以同样惊人的速度从WASP-189b周围逸出，每秒约4亿公斤（近9亿磅）。
并非 CUTE 在头两年研究的所有行星都如此令人兴奋。在未发表的研究结果中，研究小组观测到了第二颗名为 MASCARA-4b 的行星，这颗行星似乎并没有损失多少气体。其他行星如 KELT-9b则处于中间位置。
弗朗西斯科和他的同事们希望他们的研究结果能有助于揭示为什么有些行星会失去大块的大气层，而有些行星则基本保持不变。他怀疑这与行星本身（较大的行星会产生较强的引力）和恒星的动态（较活跃的恒星可能比沉静的恒星对行星造成更大的破坏）共同作用有关。
随着时间的推移，这些同样的过程可能会对地球太阳系内外的行星产生潜在的影响。例如，科学家们推测火星曾经拥有更厚的大气层，但经过数十亿年的太阳侵蚀，大气层已经消失殆尽。
大气逃逸也可以解释一类被称为"超级地球"的行星的起源，这类行星比我们的世界稍大一些。
"许多证据表明，超级地球一开始是海王星大小的行星，拥有庞大而蓬松的大气层，然后质量急剧下降，只剩下岩石内核和可能稀薄的大气层，"弗朗西斯科说。
他说，CUTE 最大的遗产可能是对学生的影响。由约20人组成的小团队几乎参与了航天器生命的方方面面--从建造卫星到发射卫星、发送指令，再到下载和分析科学数据。CUTE目前在距离地球表面约326英里（525公里）的轨道上运行，预计将于2027年重返大气层。
"所有这些事情都发生在美国国家航空航天局的大型任务中，只是规模更大而已，我们的学生和早期职业科学家正在获得从提案阶段一直到推出科学产品的全部经验"。
编译来源：ScitechDaily
