詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡在超高溫的系外行星WASP-18 b大氣中發(fā)現(xiàn)了水 _太空

系外行星WASP-18 b的軌道距離其母星如此之近，以至于其大氣層的溫度高達(dá)5000華氏度。(圖片來源:美國宇航局/JPL加州理工學(xué)院(k .米勒/IPAC))
據(jù)美國太空網(wǎng)（Tereza Pultarova）：詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡在一顆超高溫氣態(tài)巨行星的大氣中發(fā)現(xiàn)了水蒸氣的痕跡，這顆行星繞其恒星運行不到一個地球日。
正在討論的系外行星WASP-18 b是一顆氣態(tài)巨行星，質(zhì)量是太陽系最大行星木星的10倍。這顆行星相當(dāng)極端，因為它圍繞著類似太陽的恒星WASP-18運行，WASP-18距離地球約400光年，平均距離僅為190萬英里(310萬公里) 。相比之下，太陽系最內(nèi)部的行星水星以3940萬英里(6340萬公里)的距離繞太陽運行。
美國宇航局在一份聲明中說，由于距離母星如此之近，WASP-18 b的大氣溫度如此之高，以至于大多數(shù)水分子都分裂了。事實上，韋伯設(shè)法解決殘留水的簽名是一個望遠(yuǎn)鏡的觀測能力的證明。
美國宇航局在聲明中寫道:“這顆行星的大氣光譜清楚地顯示了多個微小但精確測量的水特征，盡管氣溫接近5000華氏度(2700攝氏度) ，但仍然存在。”“它太熱了，會把大部分水分子撕裂，所以仍然能看到它的存在說明了韋伯探測剩余水的非凡靈敏度。”
WASP-18 b發(fā)現(xiàn)于2008年，已經(jīng)被其他望遠(yuǎn)鏡研究過，包括哈勃太空望遠(yuǎn)鏡，美國宇航局的X射線太空望遠(yuǎn)鏡錢德拉，系外行星獵人TESS和現(xiàn)已退役的紅外斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡。然而，這些太空望遠(yuǎn)鏡都不夠靈敏，無法看到地球大氣層中水的特征。
卡內(nèi)基科學(xué)研究所的博士后研究員、新研究的作者之一Anjali Piette在聲明中說:“因為這個光譜中的水特征非常微妙，在以前的觀察中很難識別。”“這讓我們非常激動，終于可以通過JWST觀測看到水景了。”
WASP-18 b除了如此巨大、熾熱且靠近其母星之外，還被潮汐鎖定。這意味著行星的一側(cè)總是面對恒星，就像月球的近側(cè)總是面對地球一樣。由于這種潮汐鎖定，地球表面存在相當(dāng)大的溫差。韋伯的測量首次使科學(xué)家們能夠詳細(xì)描繪出這些差異。

詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡在系外行星WASP-18 b的超高溫大氣中探測到的水的特征。(圖片來源:美國宇航局/JPL加州理工學(xué)院(r .赫特/IPAC))
測量結(jié)果發(fā)現(xiàn)，地球上光照最強烈的部分可能比陰陽魔界的溫度高2000華氏度(1100攝氏度) 。科學(xué)家們沒有預(yù)料到如此顯著的溫度差異，現(xiàn)在認(rèn)為一定有一些尚未了解的機制在起作用，阻止熱量在地球上的分布。
“WASP-18 b的亮度圖顯示缺乏東西向風(fēng) ，這與大氣阻力模型最匹配，”密歇根大學(xué)的共同作者瑞安·查勒納在聲明中說。“一個可能的解釋是，這顆行星有強大的磁場，這將是一個令人興奮的發(fā)現(xiàn)！”
為了創(chuàng)建溫度圖，研究人員通過測量行星在恒星盤面前過境的時間和行星在恒星盤面后消失的時間之間母星的輝光差異，計算了行星的紅外輝光。
亞利桑那大學(xué)的薩根研究員梅根·曼斯菲爾德(Megan Mansfield)是描述這些結(jié)果的論文的作者之一，他說:“JWST讓我們能夠比以往任何時候都更詳細(xì)地繪制WASP-18 b這樣的熾熱巨行星的地圖。在聲明中說道。“這是第一次用JWST繪制行星地圖，看到我們的模型預(yù)測的一些東西，例如遠(yuǎn)離行星上直接面對恒星的那一點的溫度急劇下降，實際上在數(shù)據(jù)中出現(xiàn) ，這真的很令人興奮。”
這項新研究于周三(5月31日)在線發(fā)表在《自然》雜志上。