韋伯允許研究人員使用新方法尋找遙遠行星的大氣層

天文學研究的一個主要目標是尋找地球以外可能適合維持生命的行星。許多科學家都認為，行星是否適合居住有很多因素，但其中一個重要因素是行星是否有大氣層。

科學家也發現了其他類似地球的岩石系外行星，但我們可以肯定地說它們都沒有大氣層。尋找這些行星將揭示這些大氣層是如何形成和保留的，以便我們更好地預測哪些行星可能適合居住。

芝加哥大學博士進行的一項研究Jacob Bean教授團隊的學生喬雪展示了一種確定遙遠系外行星是否有大氣層的新方法，並表明它比以前的方法更簡單、更有效率。

當這項新技術應用於更多行星時，有可能幫助我們更多地了解大氣形成的模式。紙張是發表在天體物理學雜誌通訊。

薛說：“當我們觀察足夠大的數據集時，就像我們今年使用詹姆斯·韋伯太空望遠鏡那樣，我們希望找到趨勢來幫助我們更多地了解大氣層的形成以及行星適合居住的因素。”

尋找氣氛

當科學家試圖了解其他遙遠行星上的情況時，他們想知道行星是否有大氣層——一種使行星絕緣並調節其運作的氣態層。。例如，在地球上，我們的大氣層將太陽的熱量重新分配到地球周圍，使其成為適合生命生存的溫和環境。

然而，科學家無法直接拍攝靠近恆星的岩石類地行星的影像。相反，他們必須拼湊不同的線索，例如當行星繞其運行時。

在這項研究中，科學家使用了 Bean 和 Megan Mansfield（21 屆博士，現任職於亞利桑那大學）於 2019 年合作提出的方法來尋找大氣。此方法利用了系外行星在最熱時測量的溫度與計算出的理論上的溫度之間的差異。

由於大氣將熱量分散到行星的整個表面區域，因此它們降低了行星最熱一側（直接​​面向恆星）的溫度。科學家假設，如果系外行星的實際溫度不像理論上那麼高，那麼我們可以假設它有一個執行此功能的大氣層。

然而，問題是我們缺乏足夠精確的儀器來為這些溫度提供足夠準確的讀數。詹姆斯韋伯太空望遠鏡改變了這一現狀，它提供了增強的紅外線觀察能力，使科學家能夠透過測量行星發射的能量強度來記錄行星的溫度。

當系外行星經過太陽前方時，它們會遮擋恆星的一些光線，導致恆星測量的亮度略微下降。當行星相對於我們的觀察設備幾乎出現在恆星後面時，我們可以捕捉到系統的最大亮度——也就是說，未被遮擋的恆星與行星發出的相對最小的光相結合。

當行星相對於我們的視野穿過恆星後方時，我們可以記錄恆星自身發出的光。透過從恆星光與行星光結合的測量值中減去光的測量值，就可以推導出行星本身的亮度（從而推導出溫度）。

這樣，薛得出結論，她應用新方法的第一顆行星GJ1132 b 沒有大氣層？ 「因此它不是生命的合適候選者，」她說。

新方法並不是確定係外行星是否有大氣層的唯一方法，但它是尋找有大氣層的遙遠行星的更簡單、更可靠的方法。薛解釋說，它不太容易受到影響。和其他技術相比的優點。

「另一種技術可以測量穿過地球的光的過濾情況，更具挑戰性，因為它可能會被恆星上的活動和雲的存在所混淆，」比恩說。

如果科學家能夠了解行星上大氣層的形成原因，在尋找能夠維持生命的系外行星時就更容易排除不適合居住的行星。

「這項研究令人興奮，因為我終於有機會與，這是每個人夢想的主題薛說：“現在我很高興看到接下來會發生什麼。”