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NASA韦伯望远镜NIRISS透射光谱揭示巨行星的大气特征

来源：NASA 时间：2022-07-14 10:02:57 浏览：2580次

NASA使用韦伯的近红外成像仪和无狭缝光谱仪(NIRISS) 的单次观测得到的透射光谱揭示了热气巨行星 WASP-96 b 的大气特征。

通过比较行星在穿过恒星时通过大气层过滤的星光与行星在恒星旁边时检测到的未经过滤的星光，可以得出透射光谱。该图上的 141 个数据点（白色圆圈）中的每一个都代表了被行星阻挡并被大气层吸收的特定波长的光量。

在这次观察中，NIRISS 检测到的波长范围为 0.6 微米（红色）到 2.8 微米（近红外）。被阻挡的星光量从大约百万分之 13,600 (1.36%) 到百万分之 14,700 (1.47%) 不等。

研究人员能够根据吸收模式（图中峰值的位置和高度）检测和测量行星大气中关键气体的丰度：每种气体都有一组可吸收的特征波长。大气温度可以部分根据峰的高度来计算：温度越高的行星峰越高。其他特征，如雾霾和云的存在，可以根据光谱不同部分的整体形状推断出来。

在每个数据点上方和下方延伸的灰线是误差线，显示每次测量的不确定性，或实际可能值的合理范围。对于单次观察，这些测量的误差非常小。

蓝线是一个最佳拟合模型，它考虑了数据、WASP-96 b 及其恒星的已知特性（例如，大小、质量、温度）以及假设的大气特征。研究人员可以改变模型中的参数——改变未知特征，如大气中的云高度和各种气体的丰度——以获得更好的拟合并进一步了解大气的真实情况。此处显示的最佳拟合模型与数据之间的差异仅反映了在分析和解释数据和地球方面需要做的额外工作。

尽管对频谱进行全面分析需要额外的时间，但还是可以得出一些初步结论。光谱中标记的峰表明存在水蒸气。水峰的高度低于先前观测的预期，这是存在抑制水汽特征的云的证据。光谱左侧（较短波长）逐渐向下倾斜表明可能出现雾度。峰高以及光谱的其他特征用于计算大约 1350°F (725°C) 的大气温度。

这是迄今为止收集到的最详细的系外行星红外透射光谱，是第一个包含波长超过 1.6 微米且具有如此高分辨率和准确度的透射光谱，也是第一个覆盖从 0.6 微米（可见红光）到 2.8 微米的整个波长范围的透射光谱（近红外）单次拍摄。研究人员能够自信地解释光谱的速度进一步证明了数据的质量。观察是使用 NIRISS 的单物体无狭缝光谱 (SOSS) 模式进行的，该模式涉及在视野中捕获单个明亮物体的光谱，例如恒星 WASP-96。

WASP-96 b 是一颗炽热的气体巨行星，它绕着一颗大约 1,150 光年外的类太阳恒星运行，位于凤凰星座。这颗行星的轨道非常靠近其恒星（不到地球与太阳之间距离的 1/20），并在不到 3.5 个地球日内完成一个轨道。这颗行星的发现基于地面观测，于 2014 年宣布。这颗名为 WASP-96 的恒星比太阳稍老，但大小、质量、温度和颜色大致相同。

WASP-96 b 及其恒星的背景说明是基于当前从 NIRISS 光谱学和之前的地面和空间观测中对该行星的了解。韦伯没有捕捉到这颗行星或其大气层的直接图像。

NIRISS 由加拿大航天局提供。该仪器由霍尼韦尔与蒙特利尔大学和加拿大国家研究委员会合作设计和制造。

原文：NASA美国国家航空航天局

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