科学家利用 JWST 在 LTT 9779 b 上发现了惊人的云层结构和极端的热对比，这是一颗罕见的超热海王星。 这一发现重塑了我们对系外行星大气层以及它们如何承受强烈恒星辐射的认识。
LTT 9779 b的插图，它是唯一已知的超热海王星。 研究人员利用韦伯太空望远镜绘制了它的动态大气层图，发现了强大的风、硅酸盐云和水蒸气痕迹。 这些发现完善了我们对系外行星热量分布和极端天气的理解。 资料来源：蒙特利尔大学，Benoit Gougeon
一组国际研究人员，包括来自外行星大气层的杰克-泰勒博士（Dr. 来自牛津大学物理系的杰克-泰勒（Jake Taylor）博士、 利用詹姆斯-韦伯太空望远镜（JWST）研究了LTT 9779 b的大气层，这是一种罕见的系外行星，被称为"超热海王星"。"他们的研究结果于2月25日发表在《自然-天文学》上。
这项研究揭示了LTT 9779 b的极端天气和大气层特征。 被称为热木星的大型气态巨行星通常在靠近恒星的轨道上运行，而像LTT 9779 b这样的超热海王星则要稀少得多。
蒙特利尔大学特罗蒂埃系外行星研究所（IREx）的研究生路易-菲利普-库隆贝（Louis-Philippe Coulombe）领导了这项研究。"这证明了行星系统的多样性，并提供了一个了解行星如何在极端条件下演化的窗口。"
LTT 9779 b在不到一个地球日的时间里绕着它的主恒星运行，在它的白天一侧承受着近2000°C的灼热温度。 这颗行星被潮汐锁定（类似于地球上的月球），这意味着它的一侧始终面向恒星，而另一侧则永远处于黑暗之中。 尽管存在这样的极端情况，研究小组还是发现，这颗行星较冷的西半球白天有反光云层，与较热的东半球形成鲜明对比。库隆贝说："这颗行星提供了一个独特的实验室，让我们了解云层和热量传输如何在高度辐照世界的大气中相互作用。"
牛津大学的泰勒博士与库隆贝一起分析数据。 他俩之前对这颗行星的光谱进行了初步的大气分析，分析结果于2024年发表在《Astrophysical Journal Letters》上："我们最初对透射光谱的研究暗示需要高空云层来解释观测结果；我们最新的研究证实了这些云层的存在。
研究小组利用 JWST 作为 NEAT（近红外巡天系外行星大气多样性探索）保证时间观测计划的一部分进行分析，发现了该行星日侧反射率的不对称性。 研究小组提出，热量和云层的不均匀分布是由行星周围强大的热量输送风驱动的。 这些发现有助于完善描述热量如何在行星上传输以及系外行星大气中云层形成的模型，有助于弥合理论与观测之间的差距。
研究小组通过分析这颗行星散发的热量和它从恒星反射的光线，详细研究了它的大气层。 为了获得更清晰的图像，他们在行星轨道的多个位置对其进行了观测，并逐一分析了每个阶段的特性。 他们发现了由硅酸盐矿物等物质组成的云层，这些云层形成于行星日面稍冷的西侧。 这些反射云有助于解释为什么这颗行星在可见光波长下如此明亮，因为它们反射了恒星的大部分光线。
通过将这种反射光与热辐射结合起来，研究小组得以创建出这颗行星大气层的详细模型。 他们的发现揭示了来自恒星的强烈热量与这颗行星重新分配能量的能力之间的微妙平衡。 研究还探测到了大气中的水蒸气，为了解这颗行星的组成及其极端环境的过程提供了重要线索。
"通过详细模拟 LTT 9779 b 的大气层，我们开始揭开驱动其外星天气模式的过程，"该研究的合著者、库伦贝的研究顾问比约恩-本内克（Björn Benneke）教授解释说。
这个罕见的行星系统继续挑战着科学家们对行星如何形成、迁移以及在无情的恒星力量面前如何生存的理解。 这颗行星的反射云和高金属性可能会揭示大气层是如何在极端环境中演化的。 LTT 9779 b是探索这些问题的一个非凡实验室，它让我们深入了解了塑造整个银河系行星系统结构的更广泛过程。
"这些发现为我们了解较小气态巨行星的大气动力学提供了一个新的视角。这仅仅是 JWST 将揭示这些迷人世界的开始"。 其他仪器也将用于全面研究这些罕见的行星系统："泰勒博士总结说："我们还没有完成对这颗行星信息的拼凑。我们目前正在利用哈勃太空望远镜和超大望远镜的观测数据，对日侧云结构进行更详细的研究，以尽可能了解更多信息。"
编译自/ScitechDaily