詹姆斯韦伯望远镜用熔岩海洋观察系外行星

詹姆斯韦伯太空望远镜即将开始在近年来最受期待的任务之一中窥视深空。

发射五个月后,经过一百万英里的航程到达一个将其置于太阳轨道上的地点,有史以来最强大的太空望远镜目前正在对其机载科学仪器进行最终校准。然后,在短短几周内,它将开始尝试解开我们宇宙之谜的激动人心的工作。

本周,美国国家航空航天局透露,詹姆斯韦伯太空望远镜团队已经确定了两个天基天文台想要探索的天体:熔岩覆盖的 55 Cancri e 和无空气的 LHS 3844 b。

这两个系外行星(太阳系外的行星)都因其大小和岩石成分而被归类为“超级地球”。 美国宇航局表示,韦伯团队将对望远镜的高精度光谱仪进行训练,以期更多地了解“银河系行星的地质多样性,以及像地球这样的岩石行星的演化”。

55 巨蟹座

55 Cancri e 距离它的太阳只有 150 万英里(我们距离我们的太阳有 9300 万英里),因此其表面温度远高于典型岩石形成矿物的熔点。这意味着它的部分表面很可能被熔岩海洋所覆盖。

韦伯团队热衷于查明 55 Cancri e 是否被潮汐锁定,导致一侧始终面向其明星。这种状态对于围绕恒星运行如此接近恒星的行星来说是很常见的,但美国宇航局斯皮策太空望远镜早些时候进行的观测表明,行星最热的部分远离直接面向恒星的区域,而且当天的热量方变化。

这让科学家们想知道 55 Cancri e 是否有一个动态的大气来转移热量。韦伯的近红外相机 (NIRCam) 和中红外仪器 (MIRI) 应该能够通过捕获地球白天的热发射光谱来回答这个问题。

或者,这颗行星也有可能没有被潮汐锁定而实际上正在旋转。在这种情况下,表面会“在白天升温、融化,甚至蒸发,形成韦伯可以探测到的非常稀薄的大气,”美国宇航局说,并补充说,在晚上,蒸汽会冷却并凝结形成“熔岩滴会像雨点一样回到地表,随着夜幕降临,又会变成固体。”同样,该团队计划使用 Webb 的 NIRCam 来确定是否是这种情况。

LHS 3844 b

更小、更冷的 LHS 3844 b 为韦伯的科学家们提供了一个仔细分析系外行星表面固体岩石的机会。不同类型的岩石具有不同的光谱,因此韦伯团队计划使用 MIRI 来更多地了解这颗行星的组成。

美国宇航局表示,MIRI 将捕获 LHS 3844 b 白天的热发射光谱,并将其与已知岩石(如玄武岩和花岗岩)的光谱进行比较,以确定其成分。

韦伯对这两颗系外行星的观测有望以更广泛的方式帮助科学家。马克斯·普朗克天文学研究所的劳拉·克雷德伯格说:“它们将为我们提供关于类地行星的奇妙新视角,帮助我们了解早期地球在像今天这些行星一样炎热时可能是什么样子。”

詹姆斯韦伯太空望远镜任务还旨在追踪大爆炸后形成的第一批星系,了解星系从形成到现在的演变过程,并测量行星系统的物理和化学特性——以及其他目标。