天文學家利用詹姆斯-韋伯太空望遠鏡（James Webb Space Telescope）揭示了WASP-107b大氣層的新細節，這顆系外行星因其膨大的特性而被稱為”爆米花行星”。最近的研究結果顯示，它的大氣層存在著令人驚訝的東西不對稱現象，這是以前從未見過的特徵，這為人們了解這種獨特天體的動態大氣條件提供了新的視角。

系外行星WASP-107 b 圍繞主恆星運行的插圖。 這幅插圖是根據美國宇航局詹姆斯-韋伯太空望遠鏡的NIRCam儀器以及其他太空和地面望遠鏡的凌日觀測結果繪製的。 圖片來源：亞利桑那大學Rachel Amaro

迷人的”爆米花星球”再次成為人們關注的焦點！ 利用NASA的詹姆斯-韋伯太空望遠鏡（JWST），一個國際天文學家小組發現了WASP-107b大氣層的新細節，這是一顆系外行星，由於潮汐加熱，其大氣層膨脹。 WASP-107b 以前曾被研究人員描述為一顆密度極低的”爆米花行星”，如今它再次被證明是一個引人入勝的研究對象，其膨脹而充滿活力的大氣層揭示了更多令人驚訝的特徵。

WASP-107b 是一顆氣體巨行星，大小與木星差不多，但質量只有木星的十分之一。 現在，JWST 的先進觀測技術提供了更近距離的觀察，揭示了其大氣層中意想不到的東西不對稱現象——這是首次在系外行星中觀測到此類細節。

“我們先前的研究結果表明，WASP-107b異常膨脹，幾乎就像這顆行星在自身熱量的作用下爆裂成爆米花一樣，”合著者、亞利桑那州立大學地球與空間探索學院51 Pegasi b研究員路易斯-韋爾班克斯（Luis Welbanks）解釋。 “有了JWST，我們就能更清楚地了解它大氣層中的三維情況，原來還有更多的東西可以大快朵頤！”

這項研究於9月24日發表在《自然-天文學》雜誌。 這項研究由亞利桑那大學斯圖爾特天文台的研究生馬修-墨菲（Matthew Murphy）領導，韋爾班克斯（Welbanks）和亞利桑那州立大學的邁克爾-萊恩（Michael Line）副教授也參與了研究。

新發現凸顯大氣不對稱現象

2024年早些時候，ASU研究人員領導的前一項研究發現，WASP-107b的內部溫度和內核質量明顯高於先前的假設，這要歸功於寬頻光譜同時探測到了碳、氧、氮和硫分子。 現在，對JWST 觀測資料的重新分析發現了大氣層的東西向不對稱性。 此特徵顯示系外行星兩側的性質有差異。

「這種不對稱現象的來源令人好奇。雖然我們的初步分析表明，這種不對稱可能是由於行星的一側比另一側更多雲，但這也可能與熱量在行星大氣中的傳輸方式有關，”Line 說。 “就好像WASP-107b的一邊比另一邊烹調得更快！”

WASP-107b被潮汐鎖定在恆星上，這意味著它的一側始終面向恆星，沐浴在恆久的日光中，而另一側則永遠處於黑暗之中。 這種狀況，再加上這顆行星的低重力和膨脹狀態，使得WASP-107b成為研究系外行星大氣中獨特工作過程的理想候選行星。

為了研究這顆行星的大氣層，研究人員使用了一種名為透射光譜學的技術，即分析系外行星從其恆星前方經過時穿過其大氣層的星光。 JWST的高靈敏度使研究小組能夠分別分離和檢查來自大氣層東部和西部邊緣的訊號，這是以前從未實現過的高精細程度。

韋爾班克斯說：”JWST儀器的高精度就像為行星配備了一個放大鏡。我們現在可以觀察WASP-107b大氣層每一側發生的具體過程，為我們了解這些極端條件下的氣候如何運作提供了寶貴的見解。

結論： 未來研究與影響

WASP-107b 的大氣溫度高達華氏890 度左右，處於太陽系行星和已知最熱系外行星的中間範圍。 這使它成為了解系外行星不同氣候和大氣動態的重要目標。

墨菲說：”傳統上，我們的觀測技術對這些中等行星並不適用，因此有很多令人興奮的未決問題，我們終於可以開始解答了。例如，我們的一些模型告訴我們，像WASP- 107b這樣的行星根本不應該有這種不對稱現象–所以我們已經在學習新的東西了。

研究人員現在計劃進行更多的觀測，以深入研究這種大氣不對稱的驅動因素。 這些正在進行的研究將幫助天文學家拼湊出這樣一個謎團：這種膨脹的系外行星是如何保持其結構的，熱量、風和大氣化學又是如何相互作用創造出在WASP-107b上觀測到的獨特條件的。

編譯自/ SciTechDaily