可观测Universe第44章 TrES2b

TrES-2b（系外行星） · 描述：已知最黑的行星 · 身份：围绕恒星GSC 03549-02811运行的热木星距离地球约750光年 · 关键事实：反射率低于1%比煤炭还黑表面温度约980°C其异常黑暗的原因至今仍是谜。

TrES-2b：宇宙中最黑的行星（上篇） 一、引言：系外行星的“黑暗传奇” 当我们仰望星空肉眼所见的是太阳系的八大行星——水星裹着灰扑扑的岩石壳金星笼罩在硫酸云的刺目反光中木星闪烁着氨云的橙白条纹火星泛着铁锈红的荒漠色彩。

这些行星的“颜色”与“亮度”是天文学家解读其大气层与演化历史的钥匙。

但在太阳系之外存在着数以千计的系外行星其中一颗名为TrES-2b的行星却打破了人类对“行星亮度”的认知边界：它是已知宇宙中最黑的行星反射率低于1%比磨得发亮的煤炭（约4%）还暗甚至比太阳系最暗的行星水星（约10%）还要黑上十倍。

这颗距离地球750光年的“黑暗天体”自2006年被发现以来便成为系外行星研究中的“异类标本”。

它的存在不仅挑战了人类对热木星（围绕恒星近距离运行的气体巨行星）的既有认知更掀开了系外行星大气层演化的一角迷雾。

本文将从TrES-2b的发现历程切入拆解它的物理属性探索其“异常黑暗”的可能成因并揭示这一谜题背后的科学意义。

二、TrES-2b的发现：从“凌星信号”到“最黑行星” 1. 凌星法：系外行星的“捕手” 要理解TrES-2b的发现首先需要了解凌星法——这是人类寻找系外行星最常用的技术之一。

当一颗行星绕恒星运行时若其轨道平面与地球视线方向大致重合行星会周期性地“遮挡”恒星的部分光芒导致恒星的视亮度出现微小下降。

这种亮度变化的幅度（称为“凌星深度”）与行星的半径成正比而周期则与行星的轨道周期一致。

通过监测恒星亮度的周期性波动天文学家可以推断出行星的存在、大小与轨道参数。

2000年代初美国、欧洲的天文学家联合启动了TrES项目（Trans-Atlantic Exoplanet Survey跨大西洋系外行星调查）旨在用凌星法寻找系外行星。

该项目整合了三台望远镜的数据：美国凯克天文台（Keck）的8米望远镜、智利CTIO天文台的4米望远镜以及夏威夷 Subaru 天文台的8米望远镜。

三台望远镜分工协作——Keck负责高精度亮度测量CTIO与Subaru负责广域巡天筛选出可能的凌星候选体。

2. 2006年：那个“几乎看不见”的凌星信号 2006年TrES项目团队在监测恒星GSC 03549-02811（一颗距离地球750光年的G型主序星与太阳类似但质量略小、温度略低）时发现了一个异常的亮度波动：每隔2.47天这颗恒星的亮度会下降约1%。

这个信号非常微弱——要知道即使是木星凌日（遮挡太阳）亮度下降也仅约1.05%而TrES-2b的凌星深度与木星几乎相当但它的“可见光反射率”却远低于木星。

更关键的是团队通过后续观测排除了其他可能性（比如恒星自身的活动、背景恒星的干扰）最终确认：这个凌星信号来自一颗热木星——一颗质量约为1.2倍木星、半径约为1.2倍木星的气体巨行星轨道周期仅2.47天距离恒星仅约0.035天文单位（约520万公里相当于水星到太阳距离的1/3）。

这颗行星被命名为TrES-2b（TrES项目发现的第二个系外行星）。

起初天文学家并未意识到它的“黑暗”——直到他们开始计算它的反照率。

3. 反照率：从“正常”到“离谱” 反照率（Albedo）是衡量天体反射光能力的指标定义为“反射光通量与入射光通量的比值”。

例如雪的反照率约为80%金星约为75%木星约为52%地球约为30%而煤炭的反照率约为4%。

对于TrES-2b天文学家通过两种方法计算其反照率： - 凌星法修正：行星的反照率会影响凌星时的“二次 eclipse”（行星从恒星前方转到后方时恒星亮度会略有上升上升幅度与行星反照率相关）。

通过测量TrES-2b的二次 eclipse 深度团队发现其反照率低于1%。

- 直接成像对比：虽然TrES-2b距离恒星太近无法用传统直接成像技术拍摄但通过分析恒星的“眩光”（恒星光芒散射到行星方向的光线）团队估算其反照率不超过0.8%——比煤炭还黑。

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