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NASA韋伯望遠(yuǎn)鏡NIRISS透射光譜揭示巨行星的大氣特征

來(lái)源：NASA 時(shí)間：2022-07-14 10:02:57 瀏覽：3279次

NASA使用韋伯的近紅外成像儀和無(wú)狹縫光譜儀(NIRISS) 的單次觀測(cè)得到的透射光譜揭示了熱氣巨行星 WASP-96 b 的大氣特征。

通過(guò)比較行星在穿過(guò)恒星時(shí)通過(guò)大氣層過(guò)濾的星光與行星在恒星旁邊時(shí)檢測(cè)到的未經(jīng)過(guò)濾的星光，可以得出透射光譜。該圖上的 141 個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)（白色圓圈）中的每一個(gè)都代表了被行星阻擋并被大氣層吸收的特定波長(zhǎng)的光量。

在這次觀察中，NIRISS 檢測(cè)到的波長(zhǎng)范圍為 0.6 微米（紅色）到 2.8 微米（近紅外）。被阻擋的星光量從大約百萬(wàn)分之 13,600 (1.36%) 到百萬(wàn)分之 14,700 (1.47%) 不等。

研究人員能夠根據(jù)吸收模式（圖中峰值的位置和高度）檢測(cè)和測(cè)量行星大氣中關(guān)鍵氣體的豐度：每種氣體都有一組可吸收的特征波長(zhǎng)。大氣溫度可以部分根據(jù)峰的高度來(lái)計(jì)算：溫度越高的行星峰越高。其他特征，如霧霾和云的存在，可以根據(jù)光譜不同部分的整體形狀推斷出來(lái)。

在每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)上方和下方延伸的灰線(xiàn)是誤差線(xiàn)，顯示每次測(cè)量的不確定性，或?qū)嶋H可能值的合理范圍。對(duì)于單次觀察，這些測(cè)量的誤差非常小。

藍(lán)線(xiàn)是一個(gè)最佳擬合模型，它考慮了數(shù)據(jù)、WASP-96 b 及其恒星的已知特性（例如，大小、質(zhì)量、溫度）以及假設(shè)的大氣特征。研究人員可以改變模型中的參數(shù)——改變未知特征，如大氣中的云高度和各種氣體的豐度——以獲得更好的擬合并進(jìn)一步了解大氣的真實(shí)情況。此處顯示的最佳擬合模型與數(shù)據(jù)之間的差異僅反映了在分析和解釋數(shù)據(jù)和地球方面需要做的額外工作。

盡管對(duì)頻譜進(jìn)行全面分析需要額外的時(shí)間，但還是可以得出一些初步結(jié)論。光譜中標(biāo)記的峰表明存在水蒸氣。水峰的高度低于先前觀測(cè)的預(yù)期，這是存在抑制水汽特征的云的證據(jù)。光譜左側(cè)（較短波長(zhǎng)）逐漸向下傾斜表明可能出現(xiàn)霧度。峰高以及光譜的其他特征用于計(jì)算大約 1350°F (725°C) 的大氣溫度。

這是迄今為止收集到的最詳細(xì)的系外行星紅外透射光譜，是第一個(gè)包含波長(zhǎng)超過(guò) 1.6 微米且具有如此高分辨率和準(zhǔn)確度的透射光譜，也是第一個(gè)覆蓋從 0.6 微米（可見(jiàn)紅光）到 2.8 微米的整個(gè)波長(zhǎng)范圍的透射光譜（近紅外）單次拍攝。研究人員能夠自信地解釋光譜的速度進(jìn)一步證明了數(shù)據(jù)的質(zhì)量。觀察是使用 NIRISS 的單物體無(wú)狹縫光譜 (SOSS) 模式進(jìn)行的，該模式涉及在視野中捕獲單個(gè)明亮物體的光譜，例如恒星 WASP-96。

WASP-96 b 是一顆熾熱的氣體巨行星，它繞著一顆大約 1,150 光年外的類(lèi)太陽(yáng)恒星運(yùn)行，位于鳳凰星座。這顆行星的軌道非常靠近其恒星（不到地球與太陽(yáng)之間距離的 1/20），并在不到 3.5 個(gè)地球日內(nèi)完成一個(gè)軌道。這顆行星的發(fā)現(xiàn)基于地面觀測(cè)，于 2014 年宣布。這顆名為 WASP-96 的恒星比太陽(yáng)稍老，但大小、質(zhì)量、溫度和顏色大致相同。

WASP-96 b 及其恒星的背景說(shuō)明是基于當(dāng)前從 NIRISS 光譜學(xué)和之前的地面和空間觀測(cè)中對(duì)該行星的了解。韋伯沒(méi)有捕捉到這顆行星或其大氣層的直接圖像。

NIRISS 由加拿大航天局提供。該儀器由霍尼韋爾與蒙特利爾大學(xué)和加拿大國(guó)家研究委員會(huì)合作設(shè)計(jì)和制造。

原文：NASA美國(guó)國(guó)家航空航天局

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