韦伯望远镜首次在温带气态巨行星上探测到甲烷

天文学家首次分析了太阳系外一颗温带气态巨行星的大气，在土星大小的行星 TOI-199b 上探测到甲烷，其温度与地球相差不远。这项发现于 5 月 20 日发表在《天文学杂志》（Astronomical Journal）上，开启了行星大气形成与演化研究的新篇章。

极端之间的稀有天体

行星 TOI-199b 围绕一颗距离地球超过 330 光年的恒星运行，每 100 天绕行一周，大气温度约为 175 华氏度（约 79 摄氏度）。这一温度使其成为罕见的中间类型——既不像温度高达数千度的“热木星”，也不像我们太阳系中寒冷的气态巨行星。

“自 1992 年由包括宾州州立大学 Aleksander Wolszczan 在内的团队发现第一颗系外行星以来，天文学家已发现了数千颗系外行星，”宾州州立大学天文学与天体物理学副教授、研究团队负责人任宇·胡（Renyu Hu）表示，“但已知的温带气态巨行星只有少数几颗，而这是人类首次能够详细研究其中一颗的大气。”

研究团队利用一种称为透射光谱的技术，使用詹姆斯·韦伯太空望远镜进行了约 20 小时的连续观测，捕捉到该行星在其恒星前方经过时持续 7 小时的凌星过程。获得的光谱显示出了清晰的甲烷吸收特征。

验证理论模型

“温带气态巨行星大气成分的理论模型曾预测它们会含有甲烷，因此很高兴看到我们的理论得到证实，”论文第一作者、NASA 喷气推进实验室博士后研究员亚伦·贝洛-阿鲁夫（Aaron Bello-Arufe）说。

除甲烷外，观测结果还暗示了氨和二氧化碳的存在。研究团队表示，后续观测可以确定这些气体的相对丰度，并更完整地呈现温带巨行星及其大气的演化过程——其中可能包含与理解地球本身相关的见解。

下一步计划

研究团队由亚利桑那州立大学、约翰霍普金斯大学、卡内基科学研究所、加州理工学院和加州大学圣克鲁斯分校的科学家组成，由 NASA 通过太空望远镜科学研究所的资助支持。任宇·胡表示，首次研究的成功让科学界有信心投入更多观测时间研究类似行星，以检验 TOI-199b 的大气成分是代表了更广泛的温带巨行星类别，还是已知世界中的特例。

来源：Phys.org