美国宇航局的詹姆斯韦伯太空望远镜首次捕获了系外行星大气中二氧化碳的明确证据,系外行星是指太阳系外的行星。
据美国宇航局称,这颗系外行星 WASP-39b 是一颗热气巨星,围绕一颗距离地球700光年的类太阳恒星运行,是韦伯更大范围调查的一部分,其中包括另外两颗凌日行星。
该机构在新闻稿中指出,了解 WASP-39b 等行星的大气构成对于了解它们的起源和演化方式至关重要,二氧化碳分子是行星形成故事的敏感示踪剂。
该团队使用望远镜的近红外光谱仪(韦伯的四种科学仪器之一)进行了二氧化碳观测,以观察 WASP-39b 的大气。他们的研究是早期发布科学计划的一部分,该计划旨在尽快将来自望远镜的数据提供给系外行星研究界,指导进一步的科学研究和发现。
这一最新发现已被接受发表在《自然》杂志上。
通过测量这种二氧化碳特征,我们可以确定形成这颗气态巨行星使用了多少固体与多少气态物质,在接下来的十年里,将对各种行星进行这种测量,从而深入了解行星如何形成的细节以及我们自己的太阳系的独特性。
高度敏感的韦伯望远镜于 2021 年圣诞节向距地球150万公里的轨道发射。通过使用比其他太空望远镜使用的更长波长的光来观察宇宙,韦伯可以更仔细地研究时间的开始,在第一批星系中寻找未被观察到的构造,并观察目前正在形成恒星和行星系统的尘埃云内部。
在捕获的行星大气层光谱中,研究人员看到了一个介于 4.1 和 4.6 微米之间的小山丘,这是一个明确的二氧化碳信号,团队负责人、加州大学圣塔分校天文学和天体物理学教授娜塔莉·巴塔利亚 (Natalie Batalha) 说。一微米是长度单位,等于一米的百万分之一。
卡内基研究所地球与行星实验室的博士后研究员穆纳扎阿拉姆说:“根据大气的成分、厚度和云量,它会比其他颜色更多地吸收某些颜色的光,使地球看起来更大。我们可以分析行星大小的这些微小差异,以揭示大气的化学成分。”
据美国宇航局称,获取这部分光谱——韦伯望远镜使之成为可能——对于测量甲烷和水以及二氧化碳等气体的丰度至关重要,这些气体被认为存在于许多系外行星中。据美国宇航局称,由于个别气体吸收不同的颜色组合,研究人员可以检查在一定波长范围内透射光亮度的微小差异,以确定大气的确切成分。
此前,美国宇航局的哈勃和斯皮策望远镜在地球大气中发现了水蒸气、钠和钾。以前用哈勃和斯皮策对这颗行星的观测给了我们诱人的暗示,即可能存在二氧化碳,巴塔利亚说,数据显示了一个明确的二氧化碳特征,它非常突出,几乎是在对我们大喊大叫。
“数据一出现在我的屏幕上,巨大的二氧化碳特征就抓住了我,”约翰霍普金斯大学 Morton K. Blaustein 地球与行星科学系的研究生 Zafar Rustamkulov 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-39b 于 2011 年被发现,其质量与土星大致相同,约为木星的四分之一,而其直径是木星的 1.3 倍。由于这颗系外行星的轨道非常靠近它的恒星,它在四个地球日多一点的时间内完成了一圈。