臺北市立天文科學教育館

這是韋伯太空望遠鏡中紅外成像-光譜儀（MIRI）於2023年3月12日至13日拍攝的熱氣體巨型系外行星WASP-17 b的透射光譜，首次揭示了系外行星雲層中存在石英（二氧化矽）的證據。這是第一次在系外行星中發現二氧化矽，也是首次在凌日系外行星中發現特定雲種。

圖說：韋伯太空望遠鏡中紅外成像-光譜儀所拍攝WASP-17b的透射光譜。圖片來源：ASA / ESA / CSA / R. Crawford, STScI / D. Grant, University of Bristol / H.R. Wakeford, University of Bristol / N. Lewis, Cornell University

WASP-17b位於天蠍座，距離地球約1,300光年，於2009年首次被發現，繞著F型主序星WASP-17運行。WASP-17b的體積是木星的7倍多，質量不到木星的一半，是已知最大的系外行星之一。再加上它的軌道周期僅3.7個地球日，這使得這顆行星成為透射光譜學的理想選擇。當它們凌日時，一些星光會穿過行星的大氣層，大氣中的粒子，如水蒸氣、二氧化碳、甲烷等會吸收部分光，這種吸收發生在特定波長的光下，透過研究星光被吸收的波長，可以確定大氣中存在哪一種粒子。

該光譜是透過測量行星凌日時28個中紅外光波段的亮度變化而得出的，韋伯使用MIRI的低解析度攝譜儀對WASP-17系統進行了近10個小時的觀測，在凌日之前、期間和之後收集了超過1,275個測量數據。透過從恆星本身的亮度中減去當行星位於恆星前方時到達望遠鏡的各個波長的光亮度，計算出每個波長被行星大氣層阻擋的光量（圖中白色圓點）。紫色實線是韋伯MIRI、哈伯和史匹哲觀測數據的最佳擬合模型（哈伯和史匹哲數據涵蓋0.34～4.5微米的波長，圖中未顯示）。光譜顯示在8.6微米附近有一個明顯的特徵，天文學家認為這是由二氧化矽顆粒吸收了部分穿過大氣層的星光所造成的。黃色虛線則顯示若WASP-17 b大氣中的雲層不含二氧化矽的光譜會是什麼樣子。至於到底有多少二氧化矽以及其雲層有多普遍，目前仍難以確定。相關研究成果發表於《the Astrophysical Journal Letters》期刊上。

（編譯／趙瑞青）

資料來源：ESA