韦伯太空望远镜揭示"热土星"系外行星WASP

韦伯太空望远镜揭示"热土星"系外行星WASP-39 b的大气层
（神秘的地球uux.cn）据cnBeta：新的韦伯太空望远镜对WASP-39 b的观测揭示了一个行星大气中从未见过的分子--二氧化硫--以及其他细节。该望远镜的韦伯望远外行高灵敏度仪器阵列被训练在WASP-39 b的大气层上，这是太空一颗位于大约700光年之外的"热土星"。热土星是镜揭一颗质量与土星差不多的系外行星，它紧紧围绕着一颗恒星运行，示系因此它的热土星表面大气层温度很高。
尽管韦伯和其他太空望远镜，韦伯望远外行包括哈勃和斯皮策之前已经揭示了这颗炙热行星大气层的太空孤立成分，但新的镜揭读数提供了一份原子、分子的示系完整名单，甚至观察到了活跃化学和云层的热土星迹象。
哈佛大学天体物理中心的韦伯望远外行天文学家梅赛德斯-洛佩斯-莫拉莱斯（Mercedes López-Morales）说："数据中来自许多不同分子的信号的清晰度是非常显著的。我们已经预测到我们会看到许多这样的太空信号，但是镜揭，当我第一次看到这些数据时，示系我仍然感到敬畏。"
最新的数据还暗示了系外行星中的这些云层在近处可能是什么样子的：被打散，而不是在行星上形成单一的、均匀的毯子。这些发现预示着韦伯有能力对系外行星--其他恒星周围的行星--进行科学家所希望的广泛调查。这包括探测像TRAPPIST-1系统中的那些较小的岩质行星的大气层。
加州大学圣克鲁兹分校的天文学家Natalie Batalha说："我们用多种仪器观测了这颗系外行星，这些仪器共同提供了广泛的红外光谱和一系列在韦伯之前无法获得的化学指纹。像这样的数据是一个游戏规则的改变者"。

韦伯空间望远镜对WASP-39 b的观测显示了大气中的二氧化硫。这是第一次在系外行星的大气层中检测到这种物质。资料来源：Melissa Weiss/天体物理学中心 | 哈佛大学和史密森学会
这一系列的发现详见一组新提交的科学论文，可在预印本服务器arXiv上查阅。在这些史无前例的发现中，最值得关注的是首次在系外行星的大气中发现了二氧化硫，这是一种由行星母星的高能光引发的化学反应产生的分子。在地球上，高层大气中的保护性臭氧层是以类似的方式产生的。
美国宇航局哈勃研究员、天体物理学中心的天文学家和发现二氧化硫的团队的核心成员戴安娜-鲍威尔说："对二氧化硫的惊人探测最终证实了光化学塑造了热土星的气候。地球的气候也是由光化学形成的，所以我们的星球与'热土星'的共同点比我们以前知道的要多！"
哈佛大学的研究生和天体物理学中心的研究员Jea Adams分析了确认二氧化硫信号的数据。
亚当斯说："作为系外行星大气层领域的早期研究人员，能够参与这样的探测是非常令人兴奋的。分析这个数据的过程感觉很神奇。我们在早期的数据中看到了这个特征的暗示，但是这个更高精度的仪器清楚地揭示了SO2的特征，帮助我们解决了这个难题。"

美国宇航局的詹姆斯-韦伯太空望远镜已经揭示了热气巨行星WASP-39 b的大气成分。这张图显示了来自韦伯的三个仪器在四种仪器模式下运行的四张透射光谱图。在左上方，来自NIRISS的数据显示了钾（K）、水（H2O）和一氧化碳（CO）的指纹。在右上方，来自NIRCam的数据显示了一个突出的水特征。在左下方，NIRSpec的数据显示了水、二氧化硫（SO2）、二氧化碳（CO2）和一氧化碳（CO）。在右下方，额外的NIRSpec数据显示了所有这些分子以及钠（Na）。资料来源：NASA、ESA、CSA、Joseph Olmsted（STSCI）。
WASP-39 b的温度估计为1600华氏度，其大气层主要由氢组成，显然不适合居住。这颗系外行星已被比作土星和木星，其质量与土星相似，但总体大小与木星一样大。但是新的工作为在一颗宜居行星上找到潜在生命的证据指明了方向。这颗行星离它的主星很近--比水星离我们的太阳还近八倍--也使它成为研究主星辐射对系外行星影响的实验室。对恒星与行星之间的联系有了更好的了解，应该能更深入地理解这些过程是如何创造出银河系中观察到的行星的多样性的。
韦伯探测到的其他大气成分包括钠、钾和水蒸气，证实了以前的空间和地面望远镜的观测结果，并在更长的波长下发现了以前没有看到过的额外的水特征。
韦伯还以更高的分辨率看到了二氧化碳，所提供的数据是其以前观测报告的两倍。同时，检测到了一氧化碳，但是数据中没有甲烷和硫化氢的明显特征。如果存在的话，这些分子的含量非常低，这对于科学家们清点系外行星的化学成分，以便更好地了解这些遥远世界的形成和发展，是一个重要的发现。
捕捉WASP-39 b的大气层的如此广泛的光谱是一次科学之旅，因为一个数百人的国际团队独立分析了来自韦伯的四个精细校准的仪器模式的数据。然后他们对自己的发现进行了详细的相互比较，产生了更多科学上的细微成果。
韦伯用红外光观察宇宙，在人眼无法看到的光谱红端；这使望远镜能够采集到在可见光中无法检测到的化学指纹。这三个仪器中的每一个甚至在其名称中都有一些红外的"IR"字样：NIRSpec、NIRCam和NIRISS。
为了看到来自WASP-39 b的光线，韦伯跟踪了这颗行星，因为它在其恒星前面经过，允许恒星的一些光线通过行星的大气层。大气层中不同类型的化学物质会吸收不同颜色的星光光谱，因此缺失的颜色会告诉天文学家哪些分子是存在的。
通过如此精确地解析系外行星的大气层，韦伯仪器的表现远远超出了科学家的预期--并承诺在银河系中各种各样的系外行星中进行探索的新阶段。
洛佩斯-莫拉莱斯说："我期待着看到我们在小型陆地行星的大气层中发现什么。"
相关：科学家解析出系外行星大气全貌
（神秘的地球uux.cn）据参考消息网：美国有线电视新闻网网站11月24日报道，科学家说，系外行星“热土星”的新数据“改变游戏规则”。
詹姆斯·韦布空间望远镜捕捉到了一颗遥远行星大气的详细分子和化学特征，这对系外行星科学界来说是又一项创举。
科学家发现，WASP-39b（又名博卡普林斯行星）围绕约700光年外的一颗恒星旋转。美国国家航空航天局（NASA）称，这是一颗质量与土星相当、温度很高的系外行星。
新数据让科学家能全面解析博卡普林斯行星的大气。
致力于这项新研究并帮助协调各方工作的美国加利福尼亚大学圣克鲁斯分校天文学家纳塔莉·巴塔利亚说：“我们用多种仪器观测到了这颗系外行星，这些仪器协同工作，提供了广泛的红外光谱，以及在此次任务之前无法探测到的全套化学‘指纹’。这样的数据会改变游戏规则。”
新数据提供了系外行星大气中存在二氧化硫的首个信号。二氧化硫是由母恒星及其高能光线所引发的化学反应生成的分子。
英国牛津大学研究人员蔡尚闵（音）在NASA发布的一篇新闻稿中说：“这是我们第一次看到系外行星上发生光化学反应——即由高能恒星光线所引发的化学反应——的具体证据。我认为，这预示着前景非常光明，有望增进我们对系外行星大气的了解。”
在博卡普林斯行星大气中探测到的其他物质包括钠、钾和水蒸气，这证实了此前其他太空和地面望远镜——包括哈勃望远镜——的观测结果。
拥有如此完整的系外行星大气化学成分名册让我们得以深入了解这颗行星——或许还有其他行星——是如何形成的。
NASA称，韦布望远镜详细描述了这颗系外行星的大气，其表现超出了科学家的预期，且预示着人们对各种系外行星的探索有望进入新阶段。
美国康奈尔大学研究员、分析韦布望远镜数据的国际小组成员劳拉·弗拉格在一份声明中说：“我们将能看到系外行星大气的全貌。得知一切将被改写，令人无比兴奋。这就是当科学家的好处之一。”