NASA:韦伯望远镜首次在系外行星大气中发现二氧化碳

2022-08-26 19:30     观察者网

(观察者网讯)据美国国家航空航天局(NASA)网站8月25日消息,美国詹姆斯·韦伯太空望远镜首次在系外行星的大气中发现二氧化碳存在的明确证据。虽然这颗行星是一颗气态巨行星,但天文学家认为,这一发现将为未来观测更适合生命存在的类地行星的大气成分"打开大门"。

NASA网站截图

声明称,目标行星名叫WASP-39 b,是距离地球约700光年的一颗气态巨行星,围绕一颗类太阳恒星旋转。这颗行星的质量与土星接近,直径是木星的1.3倍。但与太阳系内的气态行星不同,它的轨道非常接近所围绕的恒星,仅有太阳与水星距离的八分之一,公转周期略高于4个地球日,表面温度高达900摄氏度。

天文学家在2011年通过凌星法发现了WASP-39 b,它从恒星前方掠过时会遮挡部分光线,导致恒星亮度周期性地变暗。美国的斯皮策望远镜和哈勃望远镜先前的观测结果显示,这颗行星的大气中存在水蒸汽、钠和钾等成分。

WASP-39 b及其所围绕恒星的想象图 图自NASA网站

NASA称,行星从恒星前方掠过、遮挡部分光时,一些星光会穿过行星大气透射。由于大气中不同成分会吸收不同的光谱,通过对透射光细微差异的观测,可以帮助天文学家确定行星大气的成分。从韦伯望远镜的位置来看,WASP-39 b拥有膨胀的大气且频繁掠过恒星前方,因此是一个理想的观测目标。

NASA凌星系外行星研究团队使用韦伯望远镜的近红外光谱仪(NIRSpec)探测了WASP-39 b 的大气光谱。根据该团队发布的数据,在波长4.1至4.6微米之间出现了明显的二氧化碳吸收特征,这是WASP-39 b的大气中存在二氧化碳的明确证据。

NASA在声明中称,相关论文将于近期在顶级学术期刊《自然》发表。这一发现也证明,韦伯望远镜未来可能有能力观测体积更小的系外岩石行星的大气,寻找其中可能存在的二氧化碳等成分。

NASA发布的WASP-39 b大气光谱数据图表

了解行星大气成分对于研究行星起源和演化过程至关重要。研究团队成员迈克·莱恩(Mike Line)表示,"通过测量二氧化碳特征,我们可以推断这颗气态巨行星的形成使用了多少固态和气态物质。未来十年,韦伯望远镜将对各种行星进行观测,为深入了解行星形成原理和分析太阳系的独特之处提供更多细节。"

研究团队负责人、美国加州大学圣克鲁兹分校天文学教授娜塔莉·巴塔拉(Natalie Batalha)则表示,"在WASP-39 b上检测到如此清晰的二氧化碳信号,为探测较小的类地行星上的大气开了个好头。"

法新社称,尽管这颗气态行星无法支持任何人类已知的生命形式,但成功观测到二氧化碳极大的鼓舞了天文学家。法国原子能委员会天体物理学家皮埃尔-奥利维耶·拉加热(Pierre-Olivier Lagage)认为,"这一发现将为未来研究巨大的类地行星或与地球大小接近的行星打开一扇大门。"

欧洲航天局(ESA)还指出,此前从未有任何观测设备能在3至5.5微米的波长范围内观察到如此丰富的细微差异,成功获取这部分光谱的数据对于测量系外行星大气中水、甲烷、二氧化碳等成分的含量也至关重要。

耗资100亿美元的韦伯望远镜由美国国家航空航天局、加拿大航天局和欧洲航天局联合研发,被视为哈勃望远镜的"继任者"。它于2021年12月25日从法属圭亚那库鲁航天中心发射升空,今年6月正式开始工作。目前,韦伯望远镜位于围绕日地系统第二拉格朗日点的运行轨道,距离地球约150万公里。

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