外星世界令人驚嘆的直接圖像細(xì)節(jié)足以揭示云層

來自 JWST 的新圖像幾乎是我們有史以來最接近看到太陽系外外星世界天空的畫面。

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)鄰近世界的類似觀察表明，它被一個(gè)巨大的漩渦狀圓盤所包圍，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。”

太陽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，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。

你可以從它拉扯周圍環(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)波長的行星圖像。圖像可以被縮小以產(chǎn)生光譜，即來自行星本身的熱光，“Hoch 解釋說。

“當(dāng)光穿過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)常見的大氣成分。正是他們分歧的地方，事情開始變得有趣。

“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。在較長的波長下，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。

“我們使用不同顆粒和結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)來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：系外行星周圍盤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 周圍。Hoch 解釋說，塵埃沉降是一個(gè)高效的過程，預(yù)計(jì)最多需要大約 500 萬年。YSES-1 系統(tǒng)估計(jì)有 1670 萬年的歷史。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。

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

所有最好的天體物理觀測(cè)所提出的問題至少與它們回答的問題一樣多。YSES-1 也不例外。YSES-1b 周圍的圓盤是一個(gè)大圓盤。我們對(duì)系外行星大氣層或這些天體形成需要多長時(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 還沒有發(fā)射，也不是為觀察系外行星而設(shè)計(jì)的，“Hoch 說。

“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)我來說是最令人興奮的結(jié)果。

該研究已發(fā)表在自然界.

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