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NASA韋伯望遠鏡NIRISS透射光譜揭示巨行星的大氣特征

來源：NASA 時間：2022-07-14 10:02:57 瀏覽：2834次

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

通過比較行星在穿過恒星時通過大氣層過濾的星光與行星在恒星旁邊時檢測到的未經過濾的星光，可以得出透射光譜。該圖上的 141 個數據點（白色圓圈）中的每一個都代表了被行星阻擋并被大氣層吸收的特定波長的光量。

在這次觀察中，NIRISS 檢測到的波長范圍為 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分之 13,600 (1.36%) 到百萬分之 14,700 (1.47%) 不等。

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

在每個數據點上方和下方延伸的灰線是誤差線，顯示每次測量的不確定性，或實際可能值的合理范圍。對于單次觀察，這些測量的誤差非常小。

藍線是一個最佳擬合模型，它考慮了數據、WASP-96 b 及其恒星的已知特性（例如，大小、質量、溫度）以及假設的大氣特征。研究人員可以改變模型中的參數——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一步了解大氣的真實情況。此處顯示的最佳擬合模型與數據之間的差異僅反映了在分析和解釋數據和地球方面需要做的額外工作。

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

這是迄今為止收集到的最詳細的系外行星紅外透射光譜，是第一個包含波長超過 1.6 微米且具有如此高分辨率和準確度的透射光譜，也是第一個覆蓋從 0.6 微米（可見紅光）到 2.8 微米的整個波長范圍的透射光譜（近紅外）單次拍攝。研究人員能夠自信地解釋光譜的速度進一步證明了數據的質量。觀察是使用 NIRISS 的單物體無狹縫光譜 (SOSS) 模式進行的，該模式涉及在視野中捕獲單個明亮物體的光譜，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 光年外的類太陽恒星運行，位于鳳凰星座。這顆行星的軌道非常靠近其恒星（不到地球與太陽之間距離的 1/20），并在不到 3.5 個地球日內完成一個軌道。這顆行星的發現基于地面觀測，于 2014 年宣布。這顆名為 WASP-96 的恒星比太陽稍老，但大小、質量、溫度和顏色大致相同。

WASP-96 b 及其恒星的背景說明是基于當前從 NIRISS 光譜學和之前的地面和空間觀測中對該行星的了解。韋伯沒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和加拿大國家研究委員會合作設計和制造。

原文：NASA美國國家航空航天局

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