詹姆斯·韦伯望远镜观察岩石地狱世界的大气层

这位艺术家的概念图展示了系外行星 55 Cancri e 的样子。 55 Cancri e 也被称为 Janssen,是一颗所谓的超级地球,这是一颗比地球大得多但比海王星小的岩石行星,它绕恒星运行的距离仅为 225 万公里(0.015 天文单位),完成一个完整的轨道不到18小时。相比之下,水星距太阳的距离是巨蟹座 55 e 距其恒星的距离的 25 倍。该系统还包括四颗大型气态巨行星,位于距地球约 41 光年的巨蟹座。
这幅艺术概念图展示了系外行星 55 Cancri e 的样子。 55 Cancri e 也被称为 Janssen,是一颗所谓的超级地球,这是一颗比地球大得多但比海王星小的岩石行星,它绕恒星运行的距离仅为 225 万公里(0.015 天文单位),完成一个完整的轨道不到18小时。 NASA、ESA、CSA、R. Crawford (STScI)

当谈到了解系外行星或太阳系以外的行星时,詹姆斯·韦伯太空望远镜提供了比以往更多的信息。在过去十年左右的时间里,人们发现了数千颗系外行星,并获得了有关这些世界的详细信息,例如它们的轨道、大小或质量。但现在我们开始了解这些行星的实际情况,包括它们大气层的细节。韦伯最近调查了系外行星 55 Cancri e 周围的大气层,发现了可能是在太阳系外发现的一颗岩石行星的第一个大气层。

所讨论的行星 55 Cancri e 并不是一个热情的地方。它的主恒星与太阳类似,但行星轨道距离它非常近,仅相距 140 万英里,其表面很可能是一片冒泡的岩浆海洋。它甚至被称为“地狱星球”。尽管那里的条件极端,天文学家长期以来一直想知道这颗行星是否可能存在大气层,或者是否太热并受到过多辐射的轰击。

“我在这个星球上工作了十多年,”这项新研究的合著者、新墨西哥大学的戴安娜·德拉戈米尔(Diana Dragomir)在一份声明中说。 “令人沮丧的是,我们得到的观察结果都没有有力地解​​决这些谜团。我很高兴我们终于得到了一些答案!”

发现岩石行星周围的大气层比大型蓬松气态巨行星周围的大气层更难,因为它们更薄,但研究人员使用韦伯的 NIRCam(近红外相机)和 MIRI(中红外仪器)能够看到富含挥发物的大气层的迹象,表明可能存在一氧化碳或二氧化碳。

研究人员还发现,行星面向恒星的一侧(称为昼侧)比预期的温度要低。这表明热量可能通过大气转移到较冷的夜晚。现在的问题是大气层是如何形成的,因为极端温度可能会带走行星形成时存在的所有气体。研究人员推测,大气层可能是由来自行星内部的气体形成的。

“由于恒星的高温和强烈辐射,原始大气早已消失,”美国宇航局喷气推进实验室的合著者亚伦·贝洛-阿鲁夫说。 “这将是由岩浆海洋不断补充的次生大气。岩浆不仅是晶体和液态岩石,里面还含有大量溶解的气体。”

该研究发表在《 自然》杂志上。


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