说明
资料来源：本文核心数据与理论来自米歇尔·马约尔与迪迪埃·奎洛兹1995年发表于《自然》杂志的论文《A Jupiter-Mass Companion to a Solar-Type Star》；NASA的开普勒、TESS、韦伯望远镜官方数据；诺贝尔奖委员会2019年颁奖声明；天文学家杰夫·马西、保罗·巴特勒的访谈记录；以及《系外行星百科全书》（Encyclopedia of Exoplanets）等权威着作。
术语解释：
径向速度法：通过测量恒星因行星引力摆动产生的光谱频移，推断行星质量与轨道的方法；
热木星：质量与木星相当、轨道极近恒星的巨行星；
行星迁移：行星通过与原行星盘相互作用向恒星靠近的过程；
凌日法：通过观测行星穿过恒星表面时的亮度变化发现行星的方法。
语术说明：本文采用“科普叙事”风格，将专业理论与历史背景结合，旨在让读者理解飞马座51b的科学价值与认知意义。避免使用过于晦涩的数学公式，重点突出“发现的过程”“对理论的颠覆”“对人类的影响”三大核心。
飞马座51b：系外行星研究的“活样本”与宇宙认知的“坐标系”（第二篇）
——从“第一颗行星”到“解码行星宇宙的钥匙”
一、热木星的“透明外衣”：飞马座51b的大气密码与演化轨迹
当1995年马约尔与奎洛兹宣布发现飞马座51b时，天文学家对它的认知仅停留在“一颗围绕类太阳恒星运行的巨行星”。但29年后的今天，这颗行星已成为系外行星大气研究的“黄金样本”——它的每一缕大气波动，都在诉说着行星形成的往事与演化的未来。
（1）韦伯望远镜的“化学指纹”：重元素丰度的意外发现
2023年，詹姆斯·韦伯空间望远镜（JWST）的近红外光谱仪（NIRSpec）对飞马座51b进行了史上最细致的大气观测：望远镜连续10小时追踪这颗行星凌日（穿过恒星表面）的过程，捕捉到其大气层对恒星光谱的“过滤痕迹”。数据分析结果显示，飞马座51b的大气中含有水蒸气（H?O）、二氧化碳（CO?）和微量甲烷（CH?），但最令人震惊的是其金属丰度（重元素与氢氦的比例）——仅为太阳的0.3倍，远低于木星的3倍（木星是太阳系中金属丰度最高的行星）。
“这意味着飞马座51b的形成环境与木星截然不同。”参与分析的麻省理工学院天文学家萨拉·西格（Sara Seager）解释，“木星的金属丰度高，是因为它在雪线外（约5天文单位）形成，吸积了大量富含水冰和岩石的原行星盘物质；而飞马座51b的金属丰度低，说明它可能是在原行星盘的内部区域（比如0.1-0.5天文单位）通过‘碰撞合并’形成的——小行星大小的岩石天体相互撞击，逐渐堆积成一颗没有大气层的‘超级胚胎’，随后才通过某种方式捕获了周围的气体。”
更关键的是，光谱中没有检测到锂元素的吸收线。锂是一种“挥发性元素”，在恒星形成后会迅速扩散到原行星盘的外围；如果行星在雪线外形成，其大气层中应保留锂的痕迹。飞马座51b的锂缺失，进一步印证了它“内部形成+后期迁移”的假说。
（2）温度分布与大气环流：一颗“不会散热”的行星
飞马座51b的轨道距离恒星仅0.05天文单位（约750万公里），公转周期4.23天——这意味着它的“白天”永远对着恒星，“夜晚”永远背对。哈勃空间望远镜的红外观测显示，它的白天温度高达1500℃，夜晚温度约900℃，温差是太阳系中最热的行星金星（昼夜温差约10℃）的100倍。
为什么没有强烈的风将热量从白天带到夜晚？2022年，加州大学伯克利分校的行星科学家用计算机模拟给出了答案：飞马座51b的大气层中风速仅为每小时1-2公里，远低于木星的400公里/小时。原因在于它的质量与恒星的比值较高（约1/，木星是1/1000），恒星的引力对大气层的“拖拽”更强，抑制了风的形成。这种“静止的大气”让飞马座51b的白天像一块烧红的铁块，夜晚则像一块冷却的钢——这种极端的热不对称性，正在缓慢改变它的轨道：白天接收的恒星辐射会加热大气层的外层，产生微小的“热膨胀”，推动行星向远离恒星的方向移动（每年约0.0001天文单位）。
（3）蒸发与重生：热木星的“死亡倒计时”
热木星的大气层正在缓慢蒸发，这是系外行星研究中最有趣的“动态过程”之一。哈勃望远镜的宇宙起源光谱仪（COS）检测到，飞马座51b周围存在一条氢原子组成的“蒸发尾”——恒星的高温让大气层中的氢获得足够能量，逃离行星引力，形成一条长达100万公里的尾巴。
这章没有结束，请点击下一页继续阅读！