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韋伯太空望遠鏡確認了它的第一顆系外行星

  • 上版日期:112-01-13

研究人員使用韋伯太空望遠鏡首次確認了一顆系外行星,即繞另一顆恆星公轉的行星。這顆行星正式命名為LHS 475 b,其大小幾乎與我們地球的大小完全相同,約地球直徑的99%。該研究團隊由約翰霍普金斯大學應用物理實驗室的Kevin Stevenson和Jacob Lustig-Yaeger領導。

 

在仔細檢視了NASA凌日系外行星巡天衛星 (TESS)的感興趣目標後,該團隊選擇這個目標,並利用韋伯觀測。韋伯的近紅外光譜儀(NIRSpec)僅利用兩次凌日觀測就輕鬆地清晰地捕捉到這顆行星的光譜資料。這個地球大小的岩石行星之首次觀測結果為未來韋伯研究岩石行星大氣的可能性打開了大門。


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圖說: 2022年8月31日,研究人員使用NASA的韋伯太空望遠鏡的近紅外光譜儀 (NIRSpec) 觀測了系外行星LHS 475 b的透射光譜。正如該光譜所示,韋伯沒有觀察到任何可檢測到的元素或分子。數據(白點)與代表行星沒有大氣層(黃線)的無特徵光譜一致。紫色線代表純二氧化碳大氣,在目前的精準度下與黃線無法區分。綠線代表純甲烷大氣,這是不被看好的,因為如果存在甲烷,預計會吸收更多3.3 微米的星光。圖片來源:繪圖:NASA、ESA、CSA、L. Hustak (STScI);科學:K. Stevenson、J. Lustig-Yaeger、E. May(約翰霍普金斯大學應用物理實驗室)、G. Fu(約翰霍普金斯大學)和 S. Moran(亞利桑那大學)。


在所有運作中的望遠鏡中,只有韋伯能夠捕捉地球大小的系外行星之大氣特徵。該團隊試圖通過分析其透射光譜來評估行星大氣層中的物質。透射光譜是利用比較行星在恆星前方移動時行星大氣層吸收的星光,與當行星在恆星旁邊時檢測到的未經大氣層吸收的星光而製成。圖上的56個數據點(白點)代表行星大氣層吸收不同波長的星光之量。行星大氣中特定的分子會吸收特定波長的星光。

 

數據顯示這是一顆地球大小的類地行星,但是研究團隊還不能對這顆行星的大氣層做出任何明確的結論。

 

雖然團隊無法斷定大氣層存在什麼,但他們絕對可以說不存在的是什麼。研究團隊排除一些類地行星的大氣成分,例如:LHS 475 b不可能有濃厚的以甲烷為主的大氣層,類似於土星的衛星土衛六泰坦。

 

研究團隊還指出雖然這顆行星可能沒有大氣層,但仍未排除一些大氣成分,例如純二氧化碳大氣層,100%的二氧化碳大氣透射光譜(紫線)扁平,以至於很難檢測到。該團隊需要更精確的測量來區分純二氧化碳大氣和沒有大氣的狀況。研究人員計畫在今年夏天即將進行的觀測中獲得更多光譜資料。

 

韋伯還揭示這顆行星的溫度比地球高幾百度,因此如果探測到雲層,研究人員可能會得出結論:這顆行星更像是金星,擁有二氧化碳大氣層,並且永遠籠罩在厚厚的雲層中。

 

研究人員還證實,這顆行星公轉週期只有短短的兩天,儘管LHS 475 b比我們太陽系中的任何行星都更接近它的”母恆星”,但是它為紅矮星,溫度不到太陽的一半,因此研究人員預測LHS 475 b 仍然可能有大氣層。

 

LHS 475 b相對較近,距離我們只有41光年,位於南極座。(編譯 / 施欣嵐)


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圖說:韋伯太空望遠鏡近紅外光譜儀(NIRSpec)的光變曲線顯示了2022年8月31日行星LHS 475 b經過紅矮星LHS 475時,LHS 475的亮度隨時間的變化。圖片來源:繪圖:NASA、ESA、CSA、L. Hustak (STScI);科學:K. Stevenson、J. Lustig-Yaeger、E. May(約翰霍普金斯大學應用物理實驗室)、G. Fu(約翰霍普金斯大學)和 S. Moran(亞利桑那大學)。


資料來源:NASA