包括 Trottier 系外行星研究所 (IREx) 和蒙特利爾大學成員 Joost Wardenier 和 Romain Allart 在內的一個國際天文學家團隊，透過太陽系外行星的大氣層進行了觀測，首次繪製了其 3D 結構圖。
通過結合歐洲南方天文台甚大望遠鏡（ESO 的 VLT）的所有四個望遠鏡單元，他們發現攜帶鐵和鈦等化學元素的強風，在整個地球上產生了複雜的天氣模式。。這一發現為詳細研究其他外星世界的化學成分和天氣打開了大門。
系外行星 WASP-121b 的藝術家渲染圖。它僅顯示了系外行星的一部分，而是更詳細地展示了其大氣層的三層。圖片來源：ESO/M。科恩梅塞爾
智利歐洲南方天文台 (ESO) 研究員、這項研究的主要作者朱莉婭·維多利亞·塞德爾 (Julia Victoria Seidel) 表示：“這顆行星的大氣層行為方式挑戰了我們對天氣如何運作的理解——不僅在地球上，而且在所有行星上。這感覺就像科幻小說中的情節。”自然。
該行星，WASP-121b（也稱為沉默），位於船尾座，距離約 900 光年。它是一顆超熱的木星，是一顆氣態巨行星，其繞主恆星運行的距離如此之近，以至於一年的時間只有大約 30 個地球小時。此外，行星的一側非常炎熱，因為它總是面向恆星，而另一側則涼爽得多。
該團隊現已深入探測泰洛斯大氣層內部，並在不同層中揭示了不同的風，形成了大氣層 3D 結構圖。這是天文學家第一次能夠如此深入和詳細地研究太陽系外行星的大氣層。
此前在任何其他星球上從未觀察到的氣候
“我們的發現令人驚訝：急流使物質圍繞行星赤道旋轉，而大氣層較低層的單獨氣流將氣體從熱的一面移動到冷的一面。這種氣候以前在任何行星上都從未見過，”塞德爾說，他也是法國蔚藍海岸天文台拉格朗日實驗室的研究員。觀測到的急流橫跨了地球的一半，當它穿過泰洛斯炎熱的一面時，速度不斷加快，劇烈地攪動了高空的大氣層。 “相比之下，即使是太陽系中最強的颶風也顯得平靜，”她補充道。
Joost Wardenier 是 IREx（蒙特利爾大學）的博士後研究員，他為利用地球 3D 大氣模型解釋數據做出了貢獻，他補充道：“同類中最強大的儀器，VLT 上的 ESPRESSO，為我們提供了對 WASP-121b 三維風廓線的獨特視角。這是一次壯觀的觀測，為我們提供了對超熱氣態巨行星極端氣候的重要見解。”
為了揭示系外行星大氣層的 3D 結構，該團隊必須將 ESO VLT 的四個大型望遠鏡單元的光線組合成一個信號。 VLT 的這種組合模式收集的光線是單個望遠鏡單元的四倍，從而揭示了更微弱的細節。通過觀察行星在其主恆星前面的一次完整凌日，ESPRESSO 能夠檢測到多種化學元素的特徵，從而探測大氣層的不同層。
“VLT 使我們能夠一次性探測這顆系外行星大氣層的三個不同層，”該研究的合著者、美國巴爾的摩太空望遠鏡科學研究所的助理天文學家萊昂納多·A·多斯桑托斯 (Leonardo A. dos Santos) 說。研究小組追踪了鐵、鈉和氫的運動，這使他們能夠分別追踪地球大氣層深層、中層和淺層的風。 “這種觀測對於太空望遠鏡來說非常具有挑戰性，這凸顯了對系外行星進行地面觀測的重要性，”他補充道。
隱藏良好的鈦金屬
有趣的是，觀察結果還揭示了噴射流正下方存在鈦，正如發表在《科學》雜誌上的一項配套研究中所強調的那樣天文學和天體物理學。這是另一個驚喜，因為之前對這顆行星的觀測表明這種元素不存在，可能是因為它隱藏在大氣層深處。
瑞典隆德大學和歐洲南方天文台的博士生 Bibiana Prinoth 表示：“我們能夠在如此遙遠的距離研究行星的化學成分和天氣模式等細節，這確實令人興奮。”他領導了這項配套研究，也是該研究的合著者。自然紙。
然而，為了揭示較小的類地行星的大氣層，需要更大的望遠鏡。其中包括歐洲南方天文台的極大望遠鏡（ELT），該望遠鏡目前正在智利阿塔卡馬沙漠建造。
IREx 研究員 Romain Allart 為保護、分析和解釋數據做出了貢獻，他得出的結論是：
“我們對 Tylos 動態的詳細程度令人驚嘆，但只有 ESPRESSO 具有從最大的光學望遠鏡收集光子的獨特能力才可能實現。然而，這只是我們在未來十年利用 ELT 能夠做的事情的一瞥。對於天文學來說，這是多麼激動人心的時刻啊！”
來源：蒙特利爾大學
