詹姆斯·韦伯调查一颗下沙雨的超级浮肿系外行星

系外行星有多种形式,从地球和火星等致密的岩石行星到木星和土星等气态巨行星。但在太阳系外发现的一些行星的密度甚至比气态巨行星还要小,它们被非正式地称为超级泡芙行星或棉花糖行星。 WASP-107b 是已知密度最小的系外行星之一,最近使用詹姆斯·韦伯太空望远镜 (JWST) 对其进行了研究,这颗行星的天气似乎和它的浮肿一样奇怪。

这颗行星更多的是大气层而不是核心,有一个蓬松的大气层,韦伯在其中发现了水蒸气和二氧化硫。最奇怪的是,韦伯还看到了硅酸盐沙云,这表明大气层的上层和下层之间会下沙雨。这颗行星几乎与木星一样大,但质量却与海王星相似。

系外行星 WASP-107b 及其母星的艺术概念图。尽管相当冷的主恒星发射出相对较小部分的高能光子,但它们可以深入到行星蓬松的大气层中。
系外行星 WASP-107b 及其母星的艺术概念图。尽管相当冷的主恒星发射出相对较小部分的高能光子,但它们可以深入到行星蓬松的大气层中。插图:卢卡艺术学院,比利时/Klaas Verpoest;科学:Achrène Dyrek(法国 CEA 和巴黎西岱大学)、Michiel Min(荷兰 SRON)、Leen Decin(比利时鲁汶大学)/欧洲 MIRI EXO GTO 团队/ESA/NAS

该研究的主要作者、鲁汶大学的 Leen Decin 在一份声明中表示:“JWST 正在彻底改变系外行星的表征,以惊人的速度提供前所未有的见解。” “JWST 的 MIRI 仪器在这颗蓬松的系外行星上发现了沙子、水和二氧化硫云,这是一个关键的里程碑。它重塑了我们对行星形成和演化的理解,为我们太阳系带来了新的认识。”

了解行星的形成和演化非常重要,因为它似乎不可能在当前位置形成。人们认为它是在恒星系统更远的地方形成的,并随着时间的推移向内迁移。这可以使其密度极低。它的轨道距离恒星很近,这意味着它的温度非常高,其外层大气层温度高达 500 摄氏度。但这些温度通常不足以形成硅酸盐云,预计硅酸盐云会在温度较高的较低层中形成。

研究人员推测,沙雨在较低、较热的层中蒸发,硅酸盐蒸气在大气中向上移动,然后重新凝结形成云并以雨的形式落下,类似于地球上的水循环。

马克斯·普朗克天文研究所的研究员保罗·莫里埃 (Paul Mollière) 表示:“JWST 的价值怎么强调都不为过:无论我们用这台望远镜观察哪里,我们总能看到一些新的、意想不到的东西。” “这个最新结果也不例外。”

该研究将发表在《自然》杂志上。


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