科學家利用JWST 在LTT 9779 b 上發現了驚人的雲層結構和極端的熱對比，這是一顆罕見的超熱海王星。 這項發現重塑了我們對系外行星大氣層以及它們如何承受強烈恆星輻射的認識。

LTT 9779 b的插圖，它是唯一已知的超熱海王星。 研究人員利用韋伯太空望遠鏡繪製了它的動態大氣層圖，發現了強大的風、矽酸鹽雲和水蒸氣痕跡。 這些發現完善了我們對系外行星熱量分佈和極端天氣的理解。 資料來源：蒙特利爾大學，Benoit Gougeon

一組國際研究人員，包括來自外行星大氣層的傑克-泰勒博士（Dr. 來自牛津大學物理系的傑克-泰勒（Jake Taylor）博士、利用詹姆斯-韋伯太空望遠鏡（JWST）研究了LTT 9779 b的大氣層，這是一種罕見的系外行星，被稱為”超熱海王星”。”他們的研究結果在自然月上發表於自然月。

這項研究揭示了LTT 9779 b的極端天氣和大氣層特徵。 被稱為熱木星的大型氣態巨行星通常在靠近恆星的軌道上運行，而像LTT 9779 b這樣的超熱海王星則稀少得多。

蒙特利爾大學特羅蒂埃系外行星研究所（IREx）的研究生路易-菲利普-庫隆貝（Louis-Philippe Coulombe）領導了這項研究。 “這證明了行星系統的多樣性，並提供了一個了解行星如何在極端條件下演化的窗口。”

LTT 9779 b在不到一個地球日的時間裡繞著它的主恆星運行，在它的白天一側承受著近2000°C的灼熱溫度。 這顆行星被潮汐鎖定（類似於地球上的月球），這意味著它的一側始終面向恆星，而另一側則永遠處於黑暗之中。 儘管有這樣的極端情況，研究團隊發現，這顆行星較冷的西半球白天有反光雲層，與較熱的東半球形成鮮明對比。庫隆貝說：”這顆行星提供了一個獨特的實驗室，讓我們了解雲層和熱量傳輸如何在高度輻照世界的大氣中相互作用。”

牛津大學的泰勒博士與庫隆貝一起分析數據。 他兩人先前對這顆行星的光譜進行了初步的大氣分析，分析結果於2024年發表在《Astrophysical Journal Letters》上：”我們最初對透射光譜的研究暗示需要高空雲層來解釋觀測結果；我們最新的研究證實了這些雲層的存在。

研究小組利用JWST 作為NEAT（近紅外線巡天系外行星大氣多樣性探索）保證時間觀測計畫的一部分進行分析，發現了該行星日側反射率的不對稱性。 研究小組提出，熱和雲層的不均勻分佈是由行星周圍強大的熱量輸送風所驅動的。 這些發現有助於完善描述熱量如何在行星上傳輸以及系外行星大氣中雲層形成的模型，有助於彌合理論與觀測之間的差距。

研究團隊透過分析這顆行星散發的熱量和它從恆星反射的光線，詳細研究了它的大氣層。 為了獲得更清晰的圖像，他們在行星軌道的多個位置對其進行了觀測，並逐一分析了每個階段的特性。 他們發現了由矽酸鹽礦物等物質組成的雲層，這些雲層形成於行星日面稍冷的西側。 這些反射雲有助於解釋為什麼這顆行星在可見光波長下如此明亮，因為它們反射了恆星的大部分光線。

透過將此反射光與熱輻射結合起來，研究小組得以創造出這顆行星大氣層的詳細模型。 他們的發現揭示了來自恆星的強烈熱量與這顆行星重新分配能量的能力之間的微妙平衡。 研究也探測到了大氣中的水蒸氣，為了解這顆行星的組成及其極端環境的過程提供了重要線索。

“透過詳細模擬LTT 9779 b 的大氣層，我們開始揭開驅動其外星天氣模式的過程，”該研究的合著者、庫倫貝的研究顧問比約恩-本內克（Björn Benneke）​​教授解釋說。

這個罕見的行星系統繼續挑戰科學家對行星如何形成、遷移以及在無情的恆星力量面前如何生存的理解。 這顆行星的反射雲和高金屬性可能會揭示大氣層是如何在極端環境中演化的。 LTT 9779 b是探索這些問題的一個非凡實驗室，它讓我們深入了解了塑造整個銀河系行星系統結構的更廣泛過程。

“這些發現為我們了解較小氣態巨行星的大氣動力學提供了一個新的視角。這僅僅是JWST 將揭示這些迷人世界的開始”。 其他儀器也將用於全面研究這些罕見的行星系統：”泰勒博士總結說：”我們還沒有完成對這顆行星信息的拼湊。我們目前正在利用哈伯太空望遠鏡和超大望遠鏡的觀測數據，對日側雲結構進行更詳細的研究，以盡可能了解更多資訊。 “

編譯自/ ScitechDaily