外星世界令人驚嘆的直接圖像細(xì)節(jié)足以揭示云層

來(lái)自 JWST 的新圖像幾乎是我們有史以來(lái)最接近看到太陽(yáng)系外外星世界天空的畫(huà)面。

一顆氣態(tài)巨行星圍繞一顆名為 YSES-1 的恒星運(yùn)行的直接圖像揭示了在其大氣層中高處漂浮的細(xì)沙云。更重要的是，對(duì)鄰近世界的類(lèi)似觀察表明，它被一個(gè)巨大的漩渦狀圓盤(pán)所包圍，其中富含橄欖石，橄欖石是一種可以形成寶石的礦物橄欖石在地球上。

“這兩個(gè)結(jié)果一切都令人興奮，”太空望遠(yuǎn)鏡科學(xué)研究所的天體物理學(xué)家和主要作者 Kielan Hoch 告訴 ScienceAlert。

“這些觀測(cè)結(jié)果很新穎，因?yàn)槲覀兛梢杂?JWST NIRSpec 觀察到'以 1 的價(jià)格獲得 2 個(gè)'，并發(fā)現(xiàn)每個(gè)天體上的兩個(gè)主要行星特征?！?/p>

太陽(yáng)系以外的行星是難以捉摸的野獸。他們極難直接看到;它們離得很遠(yuǎn)，又小又暗，被它們所環(huán)繞的恒星的熾熱光芒所遮蔽。

的近 6,000迄今為止，已確認(rèn)的 The Vast，巨大大多數(shù)只是被間接地探測(cè)和測(cè)量的——也就是說(shuō)，根據(jù)它們的存在在宿主恒星的光照下引起的變化。只有大約 80 顆系外行星都被直接看到過(guò)。

你可以從它拉扯周?chē)h(huán)境或使恒星黯然失色的方式中了解到很多關(guān)于行星的信息。但是，直接觀察它發(fā)出的光可以揭示更多。即便如此，即使是最近的系外行星，也需要強(qiáng)大的儀器才能從微弱的光線中提取信號(hào)。

這YSES-1 系統(tǒng)距離地球只有 306 光年，包含兩顆已知的行星;YSES-1b 距離恒星 160 個(gè)天文單位，YSES-1c 距離恒星 320 個(gè)天文單位。YSES-1c 的質(zhì)量大約是木星的六倍，而YSES-1b 是兩者中較大的一個(gè)，質(zhì)量約為木星的 14 倍，正好位于質(zhì)量邊界在行星和褐矮星之間。

之前對(duì)該系統(tǒng)的直接觀測(cè)表明，世界可能具有有趣的大氣特性，但所涉及的儀器缺乏探測(cè)它們的能力。

提示 JWST。

“使用 JWST 上的 NIRSpec 儀器，我們能夠同時(shí)獲得數(shù)千個(gè)波長(zhǎng)的行星圖像。圖像可以被縮小以產(chǎn)生光譜，即來(lái)自行星本身的熱光，“Hoch 解釋說(shuō)。

“當(dāng)光穿過(guò)系外行星的大氣層時(shí)，一些光會(huì)被分子吸收并導(dǎo)致行星的亮度下降。這就是我們能夠分辨大氣層由什么組成的方法！

結(jié)果如何迄今為止編譯的多行星系統(tǒng)最詳細(xì)的光譜數(shù)據(jù)集。

研究人員發(fā)現(xiàn)，這兩顆系外行星的大氣層中都顯示出水、一氧化碳、二氧化碳和甲烷的證據(jù)——所有這些都是相對(duì)常見(jiàn)的大氣成分。正是他們分歧的地方，事情開(kāi)始變得有趣。

“對(duì)于 YSES-1c，我們從水、二氧化碳和一氧化碳以及甲烷中看到了許多分子特征。在較長(zhǎng)的波長(zhǎng)下，我們看到硅酸鹽顆粒引起的吸收，硅酸鹽顆粒具有不同的光譜形狀，“Hoch 說(shuō)。

“我們使用不同顆粒和結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)來(lái)模擬哪些硅酸鹽最符合數(shù)據(jù)，并確定這些顆粒的其他特性。我們的模型表明，大氣層中可能存在小的硅酸鹽顆粒，其中可能含有從云層中傾瀉而下的少量鐵。然而，我們的模型還表明，只有硅酸鹽的混合物也可以擬合數(shù)據(jù)。

沒(méi)有在 YSES-1b 中觀察到這樣的光譜特征，但出現(xiàn)了其他一些東西：系外行星周?chē)P(pán)中橄欖石小顆粒的特征。

橄欖石是在地球上火山條件下形成的一種礦物;橄欖石 （Peridot） 中特別精美的寶石品質(zhì)示例。橄欖石也存在于隕石中，因此這種礦物似乎很容易在熔巖情況下形成。

然而，它不應(yīng)該以塵埃的形式出現(xiàn)在 YSES-1b 周?chē)?。Hoch 解釋說(shuō)，塵埃沉降是一個(gè)高效的過(guò)程，預(yù)計(jì)最多需要大約 500 萬(wàn)年。YSES-1 系統(tǒng)估計(jì)有 1670 萬(wàn)年的歷史。富含橄欖石的塵?？赡苁窃?YSES-1b 附近軌道運(yùn)行的物體之間碰撞產(chǎn)生的碎片——這意味著這些觀測(cè)是在宇宙時(shí)間中非常幸運(yùn)的時(shí)刻進(jìn)行的。

兩組結(jié)果都非常出色。

“我們希望在 YSES-1c 的大氣中探測(cè)到云，因?yàn)槔碚撋纤墓庾V類(lèi)型具有多云大氣層。但是，當(dāng)我們看到這個(gè)特征時(shí)，它與褐矮星中看到的其他硅酸鹽特征截然不同，“Hoch 說(shuō)。

“我們沒(méi)想到會(huì)看到圍繞內(nèi)行星 YSES-1b 存在盤(pán)的證據(jù)。這當(dāng)然是一個(gè)驚喜。

所有最好的天體物理觀測(cè)所提出的問(wèn)題至少與它們回答的問(wèn)題一樣多。YSES-1 也不例外。YSES-1b 周?chē)膱A盤(pán)是一個(gè)大圓盤(pán)。我們對(duì)系外行星大氣層或這些天體形成需要多長(zhǎng)時(shí)間也了解得不夠。正在進(jìn)行的直接研究其他系外行星大氣層的工作將有助于填補(bǔ)我們知識(shí)中的一些空白。

“我也對(duì)結(jié)果感到興奮，因?yàn)檫@項(xiàng)研究是由早期職業(yè)科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的。當(dāng)我提議使用 JWST 對(duì)這個(gè)行星系統(tǒng)進(jìn)行成像時(shí)，我還是一名研究生，而 JWST 還沒(méi)有發(fā)射，也不是為觀察系外行星而設(shè)計(jì)的，“Hoch 說(shuō)。

“手稿的前五位作者從一年級(jí)研究生到博士后不等。我相信這凸顯了支持早期職業(yè)科學(xué)家的必要性，這對(duì)我來(lái)說(shuō)是最令人興奮的結(jié)果。

該研究已發(fā)表在自然界.

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