詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡預(yù)測了熾熱的系外行星Wasp

2025-12-07 16:27:40 分類：休閑 閱讀(87547)

一幅插圖顯示了一顆熾熱的木星行星潮汐鎖定在其恒星上，導(dǎo)致白天酷熱，斯韋夜晚涼爽。伯太（圖片來源：uux.cn/T.Müller（MPIA/HdA））
（神秘的空望地球uux.cn）據(jù)美國太空網(wǎng)（Robert Lea）：詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡（JWST）為一顆遙遠(yuǎn)的行星發(fā)布了天氣報(bào)告。
這臺名為Wasp-43b的遠(yuǎn)鏡預(yù)測強(qiáng)大太空望遠(yuǎn)鏡預(yù)測了世界各地的極端風(fēng)速、酷熱的熾熱溫度和巖石云覆蓋層。因此，外行太陽系外行星或“系外行星”證明了太陽系外的詹姆外星行星是多么奇怪。
WASP-43b圍繞一顆距離地球約283光年的斯韋恒星運(yùn)行；事實(shí)上，它離恒星如此之近，伯太以至于在大約19個地球小時(shí)內(nèi)完成了一個軌道。空望這一距離僅相當(dāng)于約130萬英里（210萬公里），遠(yuǎn)鏡預(yù)測意味著這顆質(zhì)量約為木星1.8倍、熾熱寬度約為氣態(tài)巨星0.9倍的外行行星在潮汐上鎖定在其恒星WASP-43上。
因此，詹姆WASP-43b的一側(cè)——白天——永遠(yuǎn)面對恒星，并不斷受到輻射的轟擊，使行星溫度飆升至2300華氏度（1250攝氏度）左右。熱得足以熔化鉛。地球的另一面——它的夜面——永遠(yuǎn)面向太空，導(dǎo)致溫度降至相對寒冷的1110華氏度（600攝氏度）。這些質(zhì)量意味著WASP-43b被歸類為“熱木星”行星。
JWST凌日外行星早期釋放科學(xué)（JTEC-ERS）團(tuán)隊(duì)能夠使用望遠(yuǎn)鏡的中紅外儀器（MIRI）對WASP-43b的氣候及其晝夜經(jīng)歷的天氣類型進(jìn)行分類。
馬克斯·普朗克天文研究所所長Laura Kreidberg在一份聲明中表示：“憑借JWST的新觀測能力，WASP-43b以前所未有的細(xì)節(jié)亮相。”。“我們看到了一個復(fù)雜而荒涼的世界，狂風(fēng)肆虐，氣溫發(fā)生巨大變化，云層可能由巖石液滴組成。
“WASP-43b提醒我們，系外行星可能存在多種氣候，地球在許多方面都很特殊。”

一個動畫WASP-43b的溫度分布在圍繞其主星運(yùn)行時(shí)發(fā)生變化。（圖片來源：uux.cn/T.Müller（MPIA/HdA）/Taylor J.Bell（BAERI/NASA））
WASP-43b于2011年被發(fā)現(xiàn)，原因是科學(xué)家們看到的WASP-43所顯示的光線有所下降。從我們的角度來看，這一下降發(fā)生在這顆行星穿過其恒星表面和地球之間的時(shí)候。在凌日過程中，科學(xué)家們還發(fā)現(xiàn)，這顆行星對星光的反應(yīng)是不同的。
JWST對WASP-43b的研究的主要結(jié)果歸功于這顆系外行星繞恒星運(yùn)行時(shí)在白天和夜晚觀察到的紅外光變化。更具體地說，這些變化幫助科學(xué)家繪制了一張地圖，顯示了整個熱木星的溫度分布情況。
最終，研究小組發(fā)現(xiàn)，WASP-43b的晝夜溫度變化太大，在沒有云層覆蓋的大氣中看不到。然而，WASP-43b表面上方任何可能的云層都不太可能像覆蓋地球的云層那樣是水性的。它們甚至不會像我們在木星周圍看到的那樣是氨云。WASP-43b對任何一個來說都太熱了。相反，這個世界的云可能是由巖石制成的。
蒸發(fā)的物質(zhì)，如巖石，被時(shí)速5600英里（9000公里）的強(qiáng)風(fēng)從WASP-43b的白天帶到夜晚。這是地球上噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)最高速度的3.5倍。然后，一旦到達(dá)行星的夜晚，科學(xué)家們相信這種物質(zhì)會冷卻并凝結(jié)。這意味著WASP-43b夜晚的厚厚云層很可能是由在行星白天蒸發(fā)的液態(tài)巖石液滴組成的。為此，研究人員發(fā)現(xiàn)WASP-43b的白天似乎萬里無云。

一張顯示恒星如何加熱像WASP-43b這樣潮汐鎖定行星的白天的圖表。（圖片來源：uux.cn/ESA）
為了確定WASP-43b大氣的成分，該團(tuán)隊(duì)將觀測到的紅外光分為不同的波長，從而產(chǎn)生所謂的“光譜”。由于化學(xué)物質(zhì)和元素吸收和發(fā)射特征波長的光，它們在這些光譜中留下了“指紋”。
團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人、美國國家航空航天局艾姆斯研究中心的科學(xué)家泰勒·貝爾在聲明中說：“使用哈勃望遠(yuǎn)鏡，我們可以清楚地看到白天有水蒸氣。哈勃和斯皮策都認(rèn)為夜晚可能有云。”。“但我們需要JWST進(jìn)行更精確的測量，才能真正開始繪制地球周圍的溫度、云量、風(fēng)和更詳細(xì)的大氣成分圖。”
JWST的調(diào)查不僅確定了在WASP-43b的高溫和低溫兩側(cè)都發(fā)現(xiàn)了水蒸氣，而且讓科學(xué)家們看到了地球大氣層中甲烷的缺乏。熱木星通常會通過氫氣和一氧化碳之間的反應(yīng)在其夜晚產(chǎn)生水和甲烷。
該團(tuán)隊(duì)認(rèn)為WASP-43b缺乏甲烷，因?yàn)槠淇癖┑娘L(fēng)使這些反應(yīng)分子以過快的速度穿過行星的夜晚，使這些分子無法與任何東西反應(yīng)并產(chǎn)生可檢測量的甲烷。產(chǎn)生的任何少量甲烷都可能與其他氣體混合，并迅速被帶到地球的白天，在那里高溫會摧毀它。
JWST還沒有完成WASP-43b。另一個團(tuán)隊(duì)目前正在使用價(jià)值100億美元的望遠(yuǎn)鏡的近紅外光譜儀（NIRSpec）儀器對這顆行星進(jìn)行后續(xù)研究。
這不僅應(yīng)該改進(jìn)MIRI溫度圖，而且這些觀測還應(yīng)該導(dǎo)致WASP-43b大氣中氣態(tài)一氧化碳的測量，從而更好地了解這個極端世界的化學(xué)成分。
WASP-43b的研究結(jié)果于4月30日發(fā)表在《自然天文學(xué)》雜志上。