天文学家利用詹姆斯-韦伯太空望远镜（James Webb Space Telescope）揭示了WASP-107b大气层的新细节，这颗系外行星因其膨大的特性而被称为"爆米花行星"。最近的研究结果显示，它的大气层存在着令人惊讶的东西不对称现象，这是以前从未见过的特征，这为人们了解这种独特天体的动态大气条件提供了新的视角。
系外行星 WASP-107 b 围绕主恒星运行的插图。 这幅插图是根据美国宇航局詹姆斯-韦伯太空望远镜的NIRCam仪器以及其他太空和地面望远镜的凌日观测结果绘制的。 图片来源：亚利桑那大学 Rachel Amaro
迷人的"爆米花星球"再次成为人们关注的焦点！ 利用NASA的詹姆斯-韦伯太空望远镜（JWST），一个国际天文学家小组发现了WASP-107b大气层的新细节，这是一颗系外行星，由于潮汐加热，其大气层膨胀。 WASP-107b 以前曾被研究人员描述为一颗密度极低的"爆米花行星"，如今它再次被证明是一个引人入胜的研究对象，其膨胀而充满活力的大气层揭示了更多令人惊讶的特征。
WASP-107b 是一颗气体巨行星，大小与木星差不多，但质量只有木星的十分之一。 现在，JWST 的先进观测技术提供了更近距离的观察，揭示了其大气层中意想不到的东西不对称现象--这是首次在系外行星中观测到此类细节。
"我们之前的研究结果表明，WASP-107b异常膨胀，几乎就像这颗行星在自身热量的作用下爆裂成爆米花一样，"合著者、亚利桑那州立大学地球与空间探索学院51 Pegasi b研究员路易斯-韦尔班克斯（Luis Welbanks）解释说。"有了 JWST，我们就能更清晰地了解它大气层中的三维情况，原来还有更多的东西可以大快朵颐！"
这项研究于9月24日发表在《自然-天文学》杂志上。 这项研究由亚利桑那大学斯图尔特天文台的研究生马修-墨菲（Matthew Murphy）领导，韦尔班克斯（Welbanks）和亚利桑那州立大学的迈克尔-莱恩（Michael Line）副教授也参与了研究。
新发现凸显大气不对称现象
2024年早些时候，ASU研究人员领导的前一项研究发现，WASP-107b的内部温度和内核质量明显高于之前的假设，这要归功于宽带光谱同时探测到了碳、氧、氮和硫分子。 现在，对 JWST 观测数据的重新分析发现了大气层的东西向不对称性。 这一特征表明系外行星两侧的性质存在差异。
"这种不对称现象的来源令人好奇。 虽然我们的初步分析表明，这种不对称可能是由于行星的一侧比另一侧更多云，但这也可能与热量在行星大气中的传输方式有关，"Line 说。"就好像WASP-107b的一侧比另一侧烹饪得更快！"
WASP-107b被潮汐锁定在恒星上，这意味着它的一侧始终面向恒星，沐浴在恒久的日光中，而另一侧则永远处于黑暗之中。 这种状况，再加上这颗行星的低重力和膨胀状态，使得WASP-107b成为研究系外行星大气中独特工作过程的理想候选行星。
为了研究这颗行星的大气层，研究人员使用了一种名为透射光谱学的技术，即分析系外行星从其恒星前方经过时穿过其大气层的星光。 JWST的高灵敏度使研究小组能够分别分离和检查来自大气层东部和西部边缘的信号，这是以前从未实现过的高精细程度。
韦尔班克斯说："JWST仪器的高精度就像为行星配备了一个放大镜。我们现在可以观察WASP-107b大气层每一侧发生的具体过程，为我们了解这些极端条件下的气候如何运作提供了宝贵的见解。"
结论： 未来研究与影响
WASP-107b 的大气温度高达 890 华氏度左右，处于太阳系行星和已知最热系外行星的中间范围。 这使它成为了解系外行星不同气候和大气动态的重要目标。
墨菲说："传统上，我们的观测技术对这些中等行星并不适用，因此有很多令人兴奋的未决问题，我们终于可以开始解答了。例如，我们的一些模型告诉我们，像WASP-107b这样的行星根本不应该有这种不对称现象--所以我们已经在学习新的东西了。"
研究人员现在计划进行更多的观测，以深入研究这种大气不对称的驱动因素。 这些正在进行的研究将帮助天文学家拼凑出这样一个谜团：这种膨胀的系外行星是如何保持其结构的，热量、风和大气化学又是如何相互作用创造出在WASP-107b上观测到的独特条件的。
编译自/SciTechDaily