包括華威大學(xué)研究人員在內(nèi)的一個國際科學(xué)家團隊今天宣布明確檢測到太陽系以外行星大氣中的二氧化碳。

經(jīng)過多年的準(zhǔn)備和期待，系外行星研究人員欣喜若狂。詹姆斯韋伯太空望遠(yuǎn)鏡 (JWST) 捕捉到了一個令人驚訝的細(xì)節(jié)彩虹近紅外星光，它從 700 光年外的一顆熾熱的氣態(tài)巨行星的大氣層中過濾出來。

系外行星 WASP-39 b 的透射光譜基于一組使用韋伯近紅外光譜儀進行的測量并由數(shù)十名科學(xué)家分析，代表了的帽子戲法：韋伯對系外行星的官方科學(xué)觀測；個詳細(xì)的系外行星光譜，涵蓋該近紅外顏色范圍；以及個無可爭辯的證據(jù)，證明圍繞遙遠(yuǎn)恒星運行的行星大氣中存在二氧化碳。

接受發(fā)表在《自然》雜志上的結(jié)果表明韋伯有能力在各種系外行星（包括更小、更冷、多巖石的行星）中發(fā)現(xiàn)二氧化碳等關(guān)鍵分子，從而深入了解整個銀河系中行星的組成、形成和演化.

來自華威大學(xué)系外行星和可居住性中心的博士生Eva-Maria Ahrer為檢測中使用的數(shù)據(jù)分析方法的開發(fā)做出了貢獻，他說：“這個結(jié)果令人難以置信。在 WASP-39b 的大氣中如此清晰地檢測到這種二氧化碳特征令人驚訝。對我來說，這是一個激動人心且令人振奮的時刻，當(dāng)我們在數(shù)據(jù)下降后次見面時，次看到了透射光譜，以及我們科學(xué)合作的所有辛勤工作?！?/span>

她在華威大學(xué)的同事、系外行星和宜居性中心的 Peter Wheatley 教授補充說：“自從我們在 2011 年使用英國發(fā)現(xiàn)這顆行星以來，發(fā)現(xiàn)是在 WASP-39b 的大氣層中進行的，這對我們來說尤其令人興奮。領(lǐng)導(dǎo)的SuperWASP 望遠(yuǎn)鏡。WASP-39b 是一顆非?？拷淠感堑臒霟嵝行牵瑴囟葹?900 攝氏度，導(dǎo)致大氣膨脹，使其成為 JWST 的目標(biāo)。這顆行星的體積是木星的兩倍多，但質(zhì)量只有它的四分之一，所以它的密度要低九倍?！?/span>

像 WASP-39b 這樣的凌日行星，我們從側(cè)面而不是從上方觀察其軌道，可以為研究人員提供探索行星大氣的理想機會。在行星穿過恒星的過程中，一些星光完全被行星遮住（導(dǎo)致整體變暗），一些星光通過行星的大氣層傳播。由于不同的氣體會吸收不同的顏色組合，因此研究人員可以分析透射光在整個波長范圍內(nèi)亮度的微小差異，從而準(zhǔn)確確定大氣的成分。

研究小組使用韋伯的近紅外光譜儀(NIRSpec) 來觀察 WASP-39b。在這顆系外行星大氣的光譜中，一個介于 4.1 和 4.6 微米之間的小山丘提供了在太陽系外行星中檢測到的二氧化碳清晰、詳細(xì)的證據(jù)。

Eva-Maria Ahrer解釋說：“二氧化碳等分子特征告訴我們行星從圍繞恒星形成時的組成和起源。看到高質(zhì)量觀測使這些清晰的特征成為可能，讓我非常興奮地看到我們將能夠在未來幾年用 JWST 探測到什么，特別是在推動更小的地球大小的行星時?！?/span>

Peter Wheatley 教授補充說：“當(dāng)行星形成時，在年輕恒星周圍不同距離存在不同的分子，因此對二氧化碳（以及未來的其他分子）的檢測讓我們能夠及時回顧以了解不同類型的分子如何以及在何處行星聚集在一起?！?/span>

今天宣布的 JWST NIRSpec 對 WASP-39b 的觀測只是一項更大的調(diào)查的一部分，該調(diào)查包括使用多種韋伯儀器對 WASP-39b 的觀測，其中一臺由華威大學(xué)研究員Eva-Maria Ahrer 領(lǐng)導(dǎo)。

Peter Wheatley 教授解釋說：“這個早期釋放科學(xué)計劃只是使用韋伯望遠(yuǎn)鏡探索行星大氣層的開始，我們可以期待未來幾年一系列驚人的發(fā)現(xiàn)，包括探測大氣層中的分子較小的巖石行星”。

有關(guān)“確定系外行星大氣中的二氧化碳”研究的更多詳細(xì)信息，請參見https://arxiv.org/abs/2208.11692

美國航空航天局的官方圖片和更多信息可以在這里找到：韋伯開創(chuàng)了系外行星科學(xué)的新時代，明確檢測到太陽系外行星大氣中的二氧化碳。

結(jié)束

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