詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡在“溫暖的木星”WASP
溫暖的系外行星WASP-80 b的大氣中含有甲烷(圖片來(lái)源:uux.cn/美國(guó)國(guó)家航空航天局)
（神秘的地球uux.cn）據(jù)美國(guó)太空網(wǎng)（羅伯特·李）：詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡(JWST)已經(jīng)在一個(gè)大約163光年遠(yuǎn)的類木星世界的大氣中探測(cè)到了甲烷和水蒸氣。
天文學(xué)家通過使用這臺(tái)強(qiáng)大的斯韋紅外太空望遠(yuǎn)鏡來(lái)觀察太陽(yáng)系外行星或“系外行星”WASP-80 b經(jīng)過其母紅矮星的表面，這是伯太青島市南（上門全套服務(wù)）上門服務(wù)vx《365-2895》提供外圍女上門服務(wù)快速選照片快速安排不收定金面到付款30分鐘可到達(dá)一個(gè)發(fā)現(xiàn)，它大約每3個(gè)地球日繞地球運(yùn)行一次。空望
到目前為止，遠(yuǎn)鏡天文學(xué)家已經(jīng)在大約12顆行星的溫暖大氣層中發(fā)現(xiàn)了水蒸氣，但使用天基光譜學(xué)檢測(cè)甲烷——盡管在木星、詹姆土星、斯韋天王星和海王星等太陽(yáng)系世界的伯太大氣層中常見——卻非常罕見。這就是空望包括亞利桑那州立大學(xué)地球和空間探索學(xué)院的科學(xué)家Luis Welbanks和Michael Line以及海灣地區(qū)環(huán)境研究所(BAERI)研究員Taylor Bell在內(nèi)的團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在用詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡所做的事情。
威爾班克斯在一份聲明中說(shuō):“這是遠(yuǎn)鏡我們第一次用肉眼在凌日系外行星光譜中看到如此明顯的甲烷光譜特征，與半個(gè)世紀(jì)前在太陽(yáng)系巨行星光譜中看到的溫暖青島市南（上門全套服務(wù)）上門服務(wù)vx《365-2895》提供外圍女上門服務(wù)快速選照片快速安排不收定金面到付款30分鐘可到達(dá)光譜沒有太大不同。”
需要說(shuō)明的詹姆是，這不是斯韋JWST第一次發(fā)現(xiàn)大氣中的甲烷。例如，伯太天文臺(tái)今年早些時(shí)候在系外行星K12-18b周圍發(fā)現(xiàn)了這樣的分子。
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WASP-80 b被歸類為“溫暖的木星”，因?yàn)樗幌袼^的熱木星那樣靠近其母星，但仍然比所謂的冷木星更近。原始的木星，我們太陽(yáng)系中最大的行星，也是給這類行星命名的氣態(tài)巨行星，從技術(shù)上講是一顆“冷木星”。
由于這種相對(duì)的接近，區(qū)分WASP-80 b和它的紅矮星并不容易。事實(shí)上，這甚至是價(jià)值100億美元的JWST的能力。這相當(dāng)于從9英里(14.5公里)外看到一根頭發(fā)。
幸運(yùn)的是，天文學(xué)家有辦法應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)。他們基本上是等待WASP-80 b過境其軌道運(yùn)行的紅矮星的表面，然后觀察與該行星相關(guān)的集體光譜。
因?yàn)榛瘜W(xué)元素和分子吸收特征波長(zhǎng)的光，觀察組合光譜并將其與恒星的單獨(dú)光譜進(jìn)行比較，可以揭示行星大氣中特定分子的獨(dú)特指紋。
“使用凌日方法，當(dāng)行星從我們的角度移動(dòng)到它的恒星前面，導(dǎo)致我們看到的星光變暗一點(diǎn)時(shí)，我們觀察到了這個(gè)系統(tǒng)。這有點(diǎn)像當(dāng)有人從一盞燈前經(jīng)過時(shí)，燈光變暗了，”威爾班克斯說(shuō)。
“在這段時(shí)間里，”威爾班克斯繼續(xù)說(shuō)道，“行星白天/夜晚邊界周圍的行星大氣薄環(huán)被恒星照亮，在行星大氣分子吸收光線的某些顏色的光線下，大氣看起來(lái)更厚，阻擋了更多的星光，與大氣透明的其他波長(zhǎng)相比，導(dǎo)致了更深的變暗。
“這種方法有助于像我們這樣的科學(xué)家通過觀察哪些顏色的光被阻擋來(lái)了解行星的大氣層是由什么組成的，”研究人員解釋說(shuō)。
但是團(tuán)隊(duì)并沒有就此止步。科學(xué)家們也使用了另一種方法來(lái)測(cè)量WASP-80 b的大氣。
詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)到的WASP-80 b的凌日光譜(上圖)和日食光譜(下圖)(圖片來(lái)源:uux.cn/美國(guó)國(guó)家航空航天局)
你越來(lái)越暖和了…在尋找甲烷的時(shí)候
像所有的行星一樣，WASP-80 b以熱輻射的形式發(fā)出一些光。這種光的波長(zhǎng)種類和強(qiáng)度都取決于行星的溫度。
WASP-80 b如此接近其恒星，使得這顆行星的表面溫度達(dá)到1025華氏度(552攝氏度)。)相比之下，典型的熱木星溫度為2150華氏度(1177攝氏度)，而我們的木星溫度為零下235華氏度(-148攝氏度)。
溫暖和炎熱的木星也與它們的恒星潮汐鎖定，這意味著它們有永遠(yuǎn)面向恒星的較熱的永久“晝側(cè)”，和永遠(yuǎn)面向太空的較冷的永久“夜側(cè)”。
就在WASP-80 b遮蔽其恒星之前，它的晝側(cè)指向地球，這意味著在遮蔽期間測(cè)量來(lái)自恒星的光的下降會(huì)顯示來(lái)自行星的紅外光，這是其熱輻射的結(jié)果。這給了天文學(xué)家“日蝕光譜”，其光吸收模式與行星大氣中的分子有關(guān)。這些模式看起來(lái)像是地球發(fā)出的特定波長(zhǎng)的光減少了。
兩全其美
結(jié)合日食和凌日數(shù)據(jù)，研究小組可以看到WASP-80 b大氣層在不同波長(zhǎng)下阻擋和發(fā)射了多少光。然后，研究人員使用兩種不同的模型來(lái)模擬WASP-80 b這樣的行星的大氣層在溫暖的木星的極端條件下會(huì)是什么樣子。
一個(gè)模型是嚴(yán)格的，考慮到現(xiàn)有的物理和化學(xué)來(lái)確定這樣一個(gè)世界中甲烷和水的含量。另一個(gè)模型更靈活，嘗試了數(shù)百萬(wàn)種不同的甲烷和水的豐度和溫度的組合，以找到最符合數(shù)據(jù)的配方。將transit和eclipse數(shù)據(jù)與兩個(gè)模型進(jìn)行比較，團(tuán)隊(duì)得出了相同的明確結(jié)論。
他們肯定在WASP-80 b的大氣中發(fā)現(xiàn)了甲烷。
“在JWST之前，甲烷在很大程度上一直未被檢測(cè)到，盡管人們期望用哈勃太空望遠(yuǎn)鏡在甲烷本應(yīng)豐富的行星上檢測(cè)到它，”萊恩解釋道。“這些探測(cè)的缺乏產(chǎn)生了一系列的想法，從碳的內(nèi)在損耗到它的光化學(xué)破壞，再到深層甲烷耗盡氣體的混合。”
下一步是探索WASP-80 b的化學(xué)成分可以告訴科學(xué)家關(guān)于系外行星的特征、形成歷史和演化的信息，因?yàn)樗鼈兣c甲烷和水的豐度有關(guān)。這樣的研究也可以讓研究小組推斷出大氣中碳和氧的比例。這個(gè)比率是根據(jù)行星在恒星周圍形成的精確位置而變化的；它可以揭示W(wǎng)ASP-80 b是否形成于它現(xiàn)在所處的位置，或者它是否在朝著它的恒星遷移之前誕生于更遠(yuǎn)的地方。
該團(tuán)隊(duì)還將利用已經(jīng)訪問過木星和土星的太空任務(wù)收集的樣本和數(shù)據(jù)，將太陽(yáng)系外溫暖的木星大氣與繞太陽(yáng)運(yùn)行的行星大氣進(jìn)行比較。
“甲烷不僅是追蹤大行星大氣成分和化學(xué)成分的重要?dú)怏w，而且被假設(shè)為與氧氣結(jié)合，可能是生物學(xué)的標(biāo)志，”威爾班克斯總結(jié)道。“可居住世界天文臺(tái)是繼JWST和羅曼之后的下一個(gè)美國(guó)國(guó)家航空航天局旗艦任務(wù)，它的主要目標(biāo)之一是在類日恒星周圍的類地行星中尋找氧氣和甲烷等氣體。”
該團(tuán)隊(duì)的研究發(fā)表在11月22日的《自然》雜志上。 |
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