華威大學(xué)：韋伯太空望遠(yuǎn)鏡探測(cè)到系外行星大氣中的二氧化碳
包括華威大學(xué)研究人員在內(nèi)的一個(gè)國(guó)際科學(xué)家團(tuán)隊(duì)今天宣布明確檢測(cè)到太陽(yáng)系以外行星大氣中的二氧化碳。
經(jīng)過(guò)多年的準(zhǔn)備和期待，系外行星研究人員欣喜若狂。詹姆斯韋伯太空望遠(yuǎn)鏡 (JWST) 捕捉到了一個(gè)令人驚訝的細(xì)節(jié)彩虹近紅外星光，它從 700 光年外的一顆熾熱的氣態(tài)巨行星的大氣層中過(guò)濾出來(lái)。
系外行星 WASP-39 b 的透射光譜基于一組使用韋伯近紅外光譜儀進(jìn)行的測(cè)量并由數(shù)十名科學(xué)家分析，代表了的帽子戲法：韋伯對(duì)系外行星的官方科學(xué)觀測(cè)；個(gè)詳細(xì)的系外行星光譜，涵蓋該近紅外顏色范圍；以及個(gè)無(wú)可爭(zhēng)辯的證據(jù)，證明圍繞遙遠(yuǎn)恒星運(yùn)行的行星大氣中存在二氧化碳。
接受發(fā)表在《自然》雜志上的結(jié)果表明韋伯有能力在各種系外行星（包括更小、更冷、多巖石的行星）中發(fā)現(xiàn)二氧化碳等關(guān)鍵分子，從而深入了解整個(gè)銀河系中行星的組成、形成和演化.
來(lái)自華威大學(xué)系外行星和可居住性中心的博士生Eva-Maria Ahrer為檢測(cè)中使用的數(shù)據(jù)分析方法的開(kāi)發(fā)做出了貢獻(xiàn)，他說(shuō)：“這個(gè)結(jié)果令人難以置信。在 WASP-39b 的大氣中如此清晰地檢測(cè)到這種二氧化碳特征令人驚訝。對(duì)我來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)激動(dòng)人心且令人振奮的時(shí)刻，當(dāng)我們?cè)跀?shù)據(jù)下降后次見(jiàn)面時(shí)，次看到了透射光譜，以及我們科學(xué)合作的所有辛勤工作。”
她在華威大學(xué)的同事、系外行星和宜居性中心的 Peter Wheatley 教授補(bǔ)充說(shuō)：“自從我們?cè)?2011 年使用英國(guó)發(fā)現(xiàn)這顆行星以來(lái)，發(fā)現(xiàn)是在 WASP-39b 的大氣層中進(jìn)行的，這對(duì)我們來(lái)說(shuō)尤其令人興奮。領(lǐng)導(dǎo)的SuperWASP 望遠(yuǎn)鏡。WASP-39b 是一顆非?？拷淠感堑臒霟嵝行牵瑴囟葹?900 攝氏度，導(dǎo)致大氣膨脹，使其成為 JWST 的目標(biāo)。這顆行星的體積是木星的兩倍多，但質(zhì)量只有它的四分之一，所以它的密度要低九倍?！?/span>
像 WASP-39b 這樣的凌日行星，我們從側(cè)面而不是從上方觀察其軌道，可以為研究人員提供探索行星大氣的理想機(jī)會(huì)。在行星穿過(guò)恒星的過(guò)程中，一些星光完全被行星遮?。▽?dǎo)致整體變暗），一些星光通過(guò)行星的大氣層傳播。由于不同的氣體會(huì)吸收不同的顏色組合，因此研究人員可以分析透射光在整個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)亮度的微小差異，從而準(zhǔn)確確定大氣的成分。
研究小組使用韋伯的近紅外光譜儀(NIRSpec) 來(lái)觀察 WASP-39b。在這顆系外行星大氣的光譜中，一個(gè)介于 4.1 和 4.6 微米之間的小山丘提供了在太陽(yáng)系外行星中檢測(cè)到的二氧化碳清晰、詳細(xì)的證據(jù)。
Eva-Maria Ahrer解釋說(shuō)：“二氧化碳等分子特征告訴我們行星從圍繞恒星形成時(shí)的組成和起源。看到高質(zhì)量觀測(cè)使這些清晰的特征成為可能，讓我非常興奮地看到我們將能夠在未來(lái)幾年用 JWST 探測(cè)到什么，特別是在推動(dòng)更小的地球大小的行星時(shí)?！?/span>
Peter Wheatley 教授補(bǔ)充說(shuō)：“當(dāng)行星形成時(shí)，在年輕恒星周?chē)煌嚯x存在不同的分子，因此對(duì)二氧化碳（以及未來(lái)的其他分子）的檢測(cè)讓我們能夠及時(shí)回顧以了解不同類(lèi)型的分子如何以及在何處行星聚集在一起?！?/span>
今天宣布的 JWST NIRSpec 對(duì) WASP-39b 的觀測(cè)只是一項(xiàng)更大的調(diào)查的一部分，該調(diào)查包括使用多種韋伯儀器對(duì) WASP-39b 的觀測(cè)，其中一臺(tái)由華威大學(xué)研究員Eva-Maria Ahrer 領(lǐng)導(dǎo)。
Peter Wheatley 教授解釋說(shuō)：“這個(gè)早期釋放科學(xué)計(jì)劃只是使用韋伯望遠(yuǎn)鏡探索行星大氣層的開(kāi)始，我們可以期待未來(lái)幾年一系列驚人的發(fā)現(xiàn)，包括探測(cè)大氣層中的分子較小的巖石行星”。
有關(guān)“確定系外行星大氣中的二氧化碳”研究的更多詳細(xì)信息，請(qǐng)參見(jiàn)https://arxiv.org/abs/2208.11692
美國(guó)航空航天局的官方圖片和更多信息可以在這里找到：韋伯開(kāi)創(chuàng)了系外行星科學(xué)的新時(shí)代，明確檢測(cè)到太陽(yáng)系外行星大氣中的二氧化碳。
結(jié)束
編者注：
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