哈勃发现小型系外行星GJ 9827d大气中存在的水蒸气

哈勃发现小型系外行星GJ 9827d大气中存在的水蒸气 当发现系外行星上有水蒸气的证据时，天文学家们都很感兴趣。最近的一个目标是行星 GJ 9827d，它周围可能有一个富含水的大气层。这颗行星的直径不超过地球直径的两倍，可能是银河系其他地方潜在的富水世界的一个例子。但先不要打算在GJ 9827d上购房。这颗行星和金星一样热，温度高达800华氏度。这使它成为一个充满蒸汽的世界。这是艺术家绘制的系外行星GJ 9827d的概念图，这是在大气层中探测到水蒸气的最小的系外行星。这颗行星可能是银河系其他地方潜在的富含水大气的行星的一个例子。这颗行星的直径只有地球的两倍，围绕红矮星GJ 9827运行。左侧是该星系的两颗内行星。图中的背景恒星是在没有辅助的情况下，用肉眼回望太阳时看到的。太阳太暗，无法看到。天文学家利用美国宇航局的哈勃太空望远镜观测到了大气中检测到水蒸气的最小系外行星。GJ 9827d行星的直径大约只有地球直径的两倍，它可能是银河系其他地方潜在的富含水大气的行星的一个例子。"这将是我们第一次通过大气探测直接表明，这些拥有丰富水大气的行星确实可以存在于其他恒星周围，"团队成员、蒙特利尔大学特罗蒂埃系外行星研究所的比约恩-本内克（Björn Benneke）说。"这是朝着确定岩质行星大气的普遍性和多样性迈出的重要一步"。德国海德堡马克斯-普朗克天文研究所的联合首席研究员劳拉-克赖德伯格补充说："在一颗如此小的行星上发现水是一个具有里程碑意义的发现。它比以往任何时候都更接近真正类地世界的特征"。调查大气层不过，现在要判断哈勃光谱学测量到的是浮肿的富氢大气层中的少量水蒸气，还是这颗行星的大气层主要由水组成，是原始氢/氦大气层在恒星辐射下蒸发后留下的，还为时尚早。"我们的观测计划由堪萨斯州劳伦斯堪萨斯大学的首席研究员伊恩-克罗斯菲尔德（Ian Crossfield）领导，其设计目标不仅是探测这颗行星大气中的分子，而且是专门寻找水蒸气。"科学论文的第一作者、蒙特利尔大学特罗蒂埃系外行星研究所的皮埃尔-亚历克西斯-罗伊（Pierre-Alexis Roy）说："无论哪种结果都会令人兴奋，无论水蒸气是占主导地位还是只是氢占主导地位的大气层中的一个微小物种。""直到现在，我们还无法直接探测到如此小行星的大气层。我们现在正慢慢进入这个阶段，"本内克补充说。"在我们研究更小的行星时，一定会有一个过渡，在这个过渡中，这些小星球上不再有氢，它们的大气层更像金星（以二氧化碳为主）"。因为这颗行星和金星一样热，温度高达 800 华氏度，如果大气层中主要是水蒸气，那么它肯定会是一个荒凉而充满蒸汽的世界。影响和未来研究目前，研究小组有两种可能性。一种情况是，这颗行星仍然保留着富含氢气的大气层，其中掺杂着水，使其成为一颗小型海王星。或者，它可能是木星卫星木卫二的温暖版本，木卫二地壳下的水量是地球的两倍。"GJ 9827d行星可能一半是水，一半是岩石。在一些较小的岩石体上面会有大量的水蒸气，"本内克说。如果这颗行星有残留的富含水的大气层，那么它一定是在距离其主恒星更远的地方形成的，那里的温度很低，水以冰的形式存在，而不是现在的位置。在这种情况下，行星会迁移到更靠近恒星的地方，接受更多的辐射。氢气被加热后逃逸，或者仍在逃逸行星微弱引力的过程中。另一种理论认为，这颗行星是在靠近炙热恒星的地方形成的，其大气层中含有微量的水。哈勃计划在 11 次凌日过程中对这颗行星进行了观测凌日是指行星从恒星前方穿过的过程，间隔时间为三年。在凌日过程中，星光经过行星大气层的过滤，带有水分子的光谱指纹。如果行星上有云层，它们在大气层中的位置足够低，因此不会完全遮挡哈勃对大气层的观测，哈勃能够探测到云层上方的水蒸气。位于加利福尼亚硅谷的美国宇航局艾姆斯研究中心的天体物理学家托马斯-格林说："观测水是发现其他事物的一个途径。哈勃的这一发现为詹姆斯-韦伯太空望远镜未来研究这类行星打开了大门。JWST通过额外的红外观测可以看到更多的东西，包括一氧化碳、二氧化碳和甲烷等含碳分子。一旦我们获得了行星的全部元素清单，我们就可以将这些元素与它所环绕的恒星进行比较，从而了解它是如何形成的"。GJ 9827d是美国宇航局开普勒太空望远镜于2017年发现的。它每6.2天绕一颗红矮星运行一圈。这颗名为GJ 9827的恒星距离地球97光年，位于双鱼座。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

韦伯太空望远镜正在积极探索小型的、可能适合居住的系外行星

韦伯太空望远镜正在积极探索小型的、可能适合居住的系外行星 系外行星在我们的银河系中很常见，有些甚至在恒星的所谓宜居带中运行。美国国家航空航天局（NASA）的詹姆斯-韦伯太空望远镜（James Webb Space Telescope）一直忙于观测其中几颗可能适宜居住的小行星，天文学家们现在正在努力分析韦伯的数据。美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心的两位韦伯项目科学家克尼科尔-科隆（Knicole Colón）博士和克里斯托弗-斯塔克（Christopher Stark）博士在这里为我们详细介绍研究这些其他世界所面临的挑战：定义潜在宜居行星"潜在宜居行星通常被定义为大小与地球相近、运行在恒星'宜居带'内的行星。我们目前知道大约有30颗行星可能是像地球一样的小型岩石行星，它们的轨道位于宜居带。然而，并不能保证在宜居带中运行的行星确实是宜居的（它可以支持生命），更不用说有人居住了（它目前支持生命）。在撰写本文时，已知的宜居和有人居住的行星只有一个地球！"这张信息图比较了银河系中三类恒星的特征：类似太阳的恒星被归类为G星；质量比太阳小、温度比太阳低的恒星是K矮星；而更暗、温度更低的恒星是偏红色的M矮星。每一类恒星的宜居带大小都不同。在太阳系中，宜居带从金星轨道外开始，几乎包括火星。资料来源：NASA、ESA 和 Z. Levy（STScI）观测系外行星大气层的挑战韦伯望远镜正在观测的潜在宜居世界都是凌日系外行星，这意味着它们的轨道几乎是边缘朝上的，因此它们会从宿主恒星的前方穿过。当行星从恒星前方经过时，韦伯就会利用这个方位进行透射光谱分析。通过这个方位，我们可以检查行星大气过滤后的星光，从而了解它们的化学成分。然而，小型岩质行星稀薄的大气层阻挡的星光量非常小，通常远小于 0.02%。仅仅探测这些小星球周围的大气层就非常具有挑战性。识别水蒸气的存在则更加困难，而水蒸气的存在可能会增加宜居的可能性。寻找生物特征（生物产生的气体）异常困难，但也是一项令人兴奋的工作。当系外行星直接从其宿主恒星和观测者之间穿过时，我们说这颗行星正在其宿主恒星前凌日。这次凌日会使恒星的光线变暗一定程度，如果系外行星有大气层的话，星光也会被大气层过滤掉。该动画展示了一颗行星以及在凌日过程中光照度的相应变化。资料来源：美国宇航局喷气推进实验室目前只有少数几个可能适合居住的小世界被认为可以通过韦伯天体进行大气表征，其中包括LHS 1140 b和TRAPPIST-1 e行星。检测生物特征的技术挑战最近的一些理论工作探索了超地球大小的行星LHS 1140 b大气层中气态分子的可探测性，凸显了在搜索生物特征方面的一些挑战。这项工作指出，在大气层清晰、无云的最佳情况下，该行星需要绕其主恒星运行大约 10-50 次，相当于韦伯望远镜 40-200 小时的观测时间，才能探测到潜在的生物特征，如氨、磷化氢、氯甲烷和氧化亚氮。类地行星大气层的模拟透射光谱显示了臭氧（O3）、水（H2O）、二氧化碳（CO2）和甲烷（CH4）等分子吸收的太阳光波长。(请注意，在这张图上，Y 轴显示的是被类地行星大气层遮挡的光量，而不是穿过大气层的阳光亮度：亮度从下往上递减）。来自 Lisa Kaltenegger 和 Zifan Lin 2021 ApJL 909 的模型透射光谱。资料来源：NASA、ESA、Leah Hustak（STScI）系外行星观测时间表的复杂性如果行星的大气层是多云的，那么寻找生物特征可能需要比 50 次凌日观测更多的时间。众所周知，大多数小型系外行星都有云层或雾霾，这些云层或雾霾会减弱或掩盖正在搜索的信号。这些生物特征气体的大气信号也往往与其他预期的大气信号（如气态甲烷或二氧化碳）重叠，因此区分各种信号是另一项挑战。海洋行星：研究的新途径寻找生物特征的一个潜在途径是研究大洋行星，大洋行星是理论上的一类超地球大小的行星，具有相对稀薄的富氢大气层和大量的液态水海洋。根据韦伯天文台和其他天文台目前提供的数据，超级地球K2-18 b是潜在宜居大洋行星的候选者。最近发表的工作利用近红外探测器和近红外ISS探测到了K2-18 b大气中的甲烷和二氧化碳，但没有探测到水。这意味着K2-18 b是一个拥有液态水海洋的海洋世界的说法仍然是基于理论模型，还没有直接的观测证据。这项工作的作者还暗示，K2-18 b 的大气中可能存在潜在的生物特征二甲基硫醚，但潜在的二甲基硫醚信号太弱，目前的数据还无法对其进行确凿的探测。艺术家构想的詹姆斯-韦伯太空望远镜。图片来源：NASA GSFC/CIL/Adriana Manrique Gutierrez海洋类行星的概念和研究都是非常新的，因此对液态水海洋情景（从而对宜居环境的潜力）的其他解释仍在探索之中。即将使用近红外天文望远镜和近红外成像仪进行的韦伯观测，将进一步揭示潜在的大洋行星K2-18 b的性质，以及其大气层中可能存在的二甲基硫化物。因此，我们还面临着一个新的挑战，那就是确定韦伯探测到的水蒸气是否真的来自行星的大气层，而不是其恒星。结论：系外行星研究的未来探测绕冷恒星运行的小型、可能适合居住的凌日行星大气中的生物特征是一项极具挑战性的工作，通常需要理想的条件（如无云大气）或假设早期地球环境（即与我们所知的现代地球不同），探测到的信号明显小于百万分之200，恒星运行良好，星斑中没有大量水蒸气，以及大量的望远镜时间才能达到足够的信噪比。同样重要的是要记住，以任何方式探测到单一生物特征都不构成发现生命。要在系外行星上发现生命，可能需要一大批明确检测到的生物特征、来自多个飞行任务和观测站的数据，以及广泛的大气建模工作，这一过程可能需要数年时间。韦伯的强大之处在于，它能够灵敏地探测到少数最有希望围绕冷恒星运行的潜在宜居行星的大气层，并开始确定其特征。韦伯特别有能力探测一系列对生命非常重要的分子，如水蒸气、甲烷和二氧化碳。我们的目标是尽可能多地了解可能适宜居住的世界，即使我们无法通过韦伯望远镜明确确定适宜居住的特征。韦伯观测结果与美国宇航局即将发射的南希-格雷斯-罗曼太空望远镜的系外行星研究相结合，最终将为未来的 宜居世界天文台奠定基础，该天文台将是美国宇航局首个专门用于直接成像和搜寻类太阳恒星周围类地行星上生命造成的化学痕迹的任务"。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

第一颗被证实有大气层的行星出现了

第一颗被证实有大气层的行星出现了 访问：Saily - 使用eSIM实现手机全球数据漫游 安全可靠 源自NordVPN 55Cancri e 离恒星很近的艺术图。图片来源：Mark Garlick/Science Photo Library没有参与这项研究的美国麻省理工学院的行星科学家Sara Seager说，在类地行星周围发现大气层是系外行星研究的一个重要里程碑。地球稀薄的大气层对维持生命至关重要，能够发现类似类地行星上的大气层是寻找太阳系以外生命的重要一步。JWST探测到的这颗行星名为55 Cancri e，它围绕着一颗12.6秒差距的类太阳恒星运行，被认为是一个超级地球。这颗比地球稍大的类地行星，半径约为地球的两倍，重量是地球的8倍多，大气层厚度约为地球半径的百分之几。55 Cancri e不适合居住的另一个原因是它离恒星很近大约是地球到太阳距离的1/65。然而，美国喷气推进实验室（JPL）的天体物理学家、论文合著者Aaron Bello Arufe说，它可能是研究最多的岩石行星。它对于岩石行星来说大很多，所以比太阳系外其他行星更容易研究。55 Cancri e经过了充分的研究，JWST于2021年12月发射后，工程师将天文台的红外光谱仪指向它进行测试。这些仪器可以探测行星周围气体吸收星光红外波长时的化学指纹。Bello-Arufe和同事随后决定进行更深入地挖掘，以确认这颗行星是否有大气层。在最近的观测之前，天文学家已经无数次改变对55 Cancrie的看法。这颗行星于2004年被发现。起初，研究人员认为它可能是一个类似木星的气态巨星的核心。但在2011年，斯皮策太空望远镜在这颗行星从其恒星前方经过时对其进行了观测发现，55 Cancri e实际上比一颗气态巨星小得多，密度也大得多，是一颗岩石超级地球。几年后，研究人员注意到，对于一颗离其恒星如此之近的行星来说，55 Cancri e的温度比它应有的温度低，这表明它可能有大气层。一种假设是，这颗行星是一个被超临界水分子包围的“水世界”；另一种假设是，它被一个主要由氢和氦组成的膨胀的原始大气所包围。但这些想法最终都被推翻了。JPL的行星科学家、论文合著者胡仁宇（音）说，一颗离恒星如此之近的行星会受到恒星风的轰击，很难抓住大气层中的挥发性分子。这存在两种可能性，首先，这颗行星是完全干燥的，有一层由蒸发岩石组成的超薄大气层；其次，它有一个由较重的挥发性分子组成的厚厚的大气层，这些分子不容易流失。最新数据表明，55 Cancri e的大气中含有碳基气体，这指向了第二种可能。Seager说，该团队收集了大气层的真实证据，但还需要进行更多观测来确定其完整成分、存在气体的相对数量及其精确厚度。美国斯坦福大学的行星地质学家Laura Schaefer有兴趣了解55 Cancri e的大气层如何与行星表面下的物质相互作用。他说，大气仍有可能被恒星风侵蚀，但岩浆海洋中岩石的融化和释放可能会补充气体。“地球可能至少经历了一个岩浆-海洋阶段，也许是几个。”Schaefer说，“拥有岩浆海洋的实际例子可以帮助我们了解太阳系的早期历史。”相关论文信息： ... PC版： 手机版：

国际科研团队通过美探测器新发现一颗系外类地行星

国际科研团队通过美探测器新发现一颗系外类地行星 两个国际科研团队借助美国“苔丝”探测器的最新数据发现一颗“罕见而诱人”的太阳系外类地行星，距地球仅约40光年，其温度可能只比地球略高一些。 新华社报道，美航天局星期四（5月23日）发布新闻公报介绍，这颗潜在的宜居行星被命名为“格利泽12b”（Gliese 12 b），每12.8天围绕其恒星运行一圈。它的个头儿与金星相当、比地球略小。假设它没有大气层，那么其表面温度估计约为42摄氏度，比迄今确认的5000多颗系外行星中的大多数都低。 参与研究的日本天体生物学中心科学家葛原昌幸说：“我们发现了迄今距离地球最近的、凌日的、温和的、地球大小的世界。” 美航天局说，像这样的系外行星并不多见，因此值得近距离观察，它将是詹姆斯·韦布空间望远镜进一步调查的潜在目标。 这颗行星的母恒星是一颗凉爽的红矮星，位于近40光年外的双鱼座。这颗恒星的体积只有太阳的约27%，表面温度比太阳低约40%。此外，这颗系外行星与其母恒星之间的距离仅为日地距离的7%，从其母恒星接收到的能量是地球从太阳接收到能量的1.6倍。 参与研究的澳大利亚南昆士兰大学博士生多拉基亚说：“在研究围绕凉爽母恒星运行的地球大小行星是否可以保有大气层方面，这颗行星是最佳目标之一，这是推进我们对银河系行星宜居性理解的关键一步。” 适宜的大气层是一颗行星维持液态水甚至生命存在的关键条件。研究人员猜测，“格利泽12b”可能有类似地球的大气层，或者更类似于金星，也可能拥有在太阳系中不常见的一种不同大气层。 2024年5月24日 4:27 PM

研究证实超级地球LHS 3844b是第一颗拥有永久黑暗面的行星

研究证实超级地球LHS 3844b是第一颗拥有永久黑暗面的行星 “这个理论上的东西现在感觉是真实的。这实际上就是这些行星的样子。”加拿大麦吉尔大学的天文学家、该研究合著者Nicolas Cowan说。当一颗行星的轨道离恒星很近时，它的近侧会受到比远侧更强的拉力。随着时间的推移，这种被称为潮汐力的不平衡被认为会减缓行星的旋转，直到它与轨道完全同步。这意味着行星绕轴旋转一周所需的时间与绕恒星运行一周所需的时间相同。月球被认为经历了这一过程，这就解释了为什么它有一个从未面向地球的“远侧”。许多系外行星被认为是1:1潮汐锁定的，因为它们离宿主恒星很近，但这种状态很难被证明。测量系外行星的轨道很简单，而固定它的自转要困难得多，尤其是当行星的大气层遮挡了它自转的表面。科学家将目标锁定了一颗离恒星很近的系外行星，最终证明了潮汐锁定假说。2019年，研究人员使用斯皮策太空望远镜测量了这颗被称为超级地球LHS 3844b的行星发出的光的强度。Cowan和合著者意识到，这些测量可以告诉他们这颗行星面向地球表面的温度，因为这颗行星可能没有大气层。由于自转和恒星施加的巨大潮汐力之间的冲突，没有潮汐同步的行星会温度升高。研究小组发现，LHS 3844b的表面相对较冷，正如潮汐同步行星所预期的那样。美国密歇根大学安娜堡分校的理论天体物理学家Emily Rauscher说：“这是利用现有信息或仪器可能收集到的最令人信服的证据。”预计很快还会有更多的证据。“詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）在这方面做得很好。”Cowan说，JWST将使天文学家能够研究比LHS 3844b离恒星稍远的系外行星的自转。天文学家现在认为，这样的行星可以维持大气层温和的温度，构成了银河系的大部分宜居空间。Cowan说，如果JWST发现它们像LHS 3844b一样是潮汐同步的，那么“可能有很大一部分行星，当然是大多数宜居行星，都是潮汐锁定的”。至于这些行星在何种意义上适合居住，Cowan目前还无法推测。他说，这些世界“没有潮汐、季节或昼夜周期”。“你能让生命进化出同样的多样性和复杂性吗？我不知道。”相关论文信息： ... PC版： 手机版：

20颗太阳系外世界，由你来命名！

20颗太阳系外世界，由你来命名！ ……日前，IAU正式启动了2022年新一期的太阳系外世界命名活动（NameExoWorlds 2022），命名对象为詹姆斯·韦布空间望远镜（JWST）将首批观测的20个太阳系外行星系统（每个系统包含一颗系外行星及其母恒星，利用视向速度、凌星、直接成像等方法发现，列表见附1）。 1. 提名要求由专业天文学家、业余天文学家、天文爱好者、教师（教育工作者）、学生等组成的团队（成员数至少为2人）提出，团队成员信息在提名网站中要求填报； 2. 每个团队仅限提交对一个系外行星系统的命名提案，但团队成员可以参加其他团队、可跨单位/地域/国家组队； 3. 填报前需组织面向公众的关于系外行星的天文科普活动（如线下或线上科普报告讲座等），此信息和活动照片（或链接）在提名网站中要求填报； 4. 除提交某一个待命名系外行星及其母恒星的命名外，还需填报关于命名主题的描述、及详细的提名含义（均为英文），另外还可提交一段描述命名含义的小视频（本国语言配英文字幕）； 5. 提名网站为： 之后将由“太阳系外世界命名-中国方案遴选专家组”，在我国内地提交的提案中遴选出一个正式提案和两个备选提案并上报IAU（12月15日前），最后由IAU（系外行星系统命名法工作组及系外行星发现者等）在各国提交的提案中选出最终官方命名并发布结果（2023年3月）。