
WASP-39 的艺术构想 b.图片来源:NASA、ESA、CSA 和 J. Olmsted (STScI)。
JWST 一直在提供令人难以置信的观察结果遥远的星系和附近的行星,但现在它提供了许多天文学家一直在等待的令人难以置信的系外行星科学。太空望远镜首次在遥远世界的大气层中探测到了“明确”的二氧化碳,这是有史以来第一次无可争议的探测。
在《自然》杂志接受发表的论文中进行了描述,并可在预印本服务器上获取ArXiv,这次探测是在系外行星 WASP-39 b 的大气层中进行的,这是一颗著名的行星,绕着 700 光年外的一颗类太阳恒星运行。世界从我们的视线中经过它的恒星前面,这样就阻挡了部分光线,这就是我们知道它在那里的方式。
JWST 旨在研究光线并确定大气中的什么物质可能阻挡了特定的红外颜色。 WASP-96b实际上是其中之一第一个科学目标,并且它已经检测到那里有水蒸气。现在,它检测到二氧化碳(CO2) 也。
“哈勃和斯皮策望远镜之前对这颗行星的观测给了我们诱人的暗示,表明可能存在二氧化碳,”领导该探测团队的加州大学圣克鲁斯分校的娜塔莉·巴塔利亚教授说,说。 “来自 JWST 的数据显示出一种明确的二氧化碳特征,这种特征非常显着,几乎是在对我们大喊大叫。”

该信号表明 WASP-39 b 上存在 CO2。图片来源:插图:NASA、ESA、CSA 和 L. Hustak (STScI);科学:JWST 凌日系外行星社区早期发布科学团队
“数据一出现在我的屏幕上,巨大的二氧化碳特征就吸引了我,”约翰·霍普金斯大学研究生研究员、该团队成员扎法尔·鲁斯塔姆库洛夫(Zafar Rustamkulov)说,说。 “这是一个特殊的时刻,跨越了系外行星科学的一个重要门槛。”
WASP-39 b 是一颗热气巨星,其轨道靠近其恒星,这使得它像一颗行星一样膨胀。因此,虽然它的质量与土星相当,但它却要大得多,直径是木星的 1.3 倍。它距离恒星很近,大约是太阳和水星之间距离的八分之一,因此温度非常高,约为 900°C (1,300°F)。我们的太阳系中没有任何东西能与这个世界相媲美。
恒星和气态巨行星主要由氢和氦等轻元素组成,但较重元素对于行星的形成至关重要。一氧化碳2是太阳系行星大气层中的重要成分,在火星和金星等岩石行星以及气态巨行星土星和木星中都有发现。一氧化碳2也是气态巨行星大气中重元素丰度的一个重要指标。
“确定行星中重元素含量的能力对于了解它是如何形成的至关重要,我们将能够使用这种二氧化碳测量棒来测量一大堆系外行星,以全面了解巨行星的组成” 合著者乔纳森·福特尼 (Jonathan Fortney),加州大学圣克鲁斯分校教授兼异世界实验室主任,说。
这只是 JWST 系外行星探索的开始,不仅探索气态巨行星,还探索类地行星。
卡内基科学研究所的团队成员彼得·高说:“在过去的二十五年里,我们发现了数千颗系外行星,我们意识到大多数其他行星系统与我们自己的行星系统非常不同。”
“JWST 使我们研究系外行星大气的能力实现了飞跃,这将极大地提高我们对主星的组成和行星系统的演化如何塑造它们的了解,这可能会为我们的太阳系如此不同的原因提供答案。”
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