韦伯望远镜首次测出系外行星不对称大气

天文学家通常将遥远的行星建模为规则的球体。如今，由康奈尔大学和布里斯托大学主导的科研团队利用 NASA 詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）的数据，首次测量出行星大气的非对称外形。

该研究针对的是距地球约 1300 光年的“热木星”WASP-17b。观测显示，该行星的大气轮廓大致呈圆形但不完全对称，其中一侧相比另一侧膨胀得更远，呈现轻微的“蛋形”。相关成果已于 10 月 14 日发表在《自然·天文学》（Nature Astronomy）上，论文第一作者为康奈尔大学博士后研究员 Lili Alderson。

绘制大气边缘轮廓

这项名为“透射弦”（transmission strings）的凌星成像方法由布里斯托大学天体物理学家 David Grant 与 Hannah Wakeford 开发。当行星从恒星前方掠过时，该方法记录从不同角度穿透行星大气边缘（limb）的恒星光线。以往的观测技术通常只能获取整颗行星大气的平均光谱。

Alderson 表示：“以往我们只能观测整个光环，现在则能绕着边缘走一圈，看清楚环上的‘宝石’镶嵌在什么位置。”

论文指出，研究团队综合了韦伯望远镜三台仪器在 0.6 至 12 微米波段的凌星观测数据，首次实现了从赤道到两极对系外行星大气的全方位测绘。

强风吹胀“黄昏”侧大气

观测到的气体膨胀集中在行星赤道的“黄昏”侧，这与理论预期高度吻合。在 WASP-17b 上，强大的喷流将热量从永久面向恒星的一侧输送到处于永久黑暗的一侧，导致受热气体膨胀；温度较低的“早晨”侧则更加致密。

数据显示，黄昏侧温度约为 1522 开尔文（约 1249 ℃），而早晨侧约为 858 开尔文（约 585 ℃），两侧温差达 650 开尔文。此外，水和二氧化碳在整圈大气中的分布相对均匀。

该研究也是首次将凌星制图与二次食发射制图结合在同一颗系外行星上。研究团队认为，该技术已开始能够分辨出不同纬度之间的差异，标志着人类向绘制系外行星气象图迈出了关键一步。