韦伯太空望远镜探测到系外行星 K2-18b 上的关键分子

韦伯太空望远镜探测到系外行星K2-18b上的关键分子这幅艺术家的概念图展示了根据科学数据绘制的系外行星K2-18b的样子。K2-18b是一颗系外行星，质量是地球的8.6倍，它围绕着位于宜居带的冷矮星K2-18运行，距离地球120光年。美国国家航空航天局的詹姆斯-韦伯太空望远镜对K2-18b进行了一项新的调查，发现了包括甲烷和二氧化碳在内的含碳分子的存在。甲烷和二氧化碳的大量存在以及氨的缺乏支持了这样一种假设，即在K2-18b的富氢大气层下可能存在一个水海洋。美国国家航空航天局哈勃太空望远镜的观测首次揭示了这颗宜居带系外行星的大气特性，随后的进一步研究改变了我们对该系统的认识。K2-18b围绕着位于宜居带的冷矮星K2-18运行，距离地球120光年，位于狮子座。K2-18b等系外行星的大小介于地球和海王星之间，与太阳系中的任何行星都不同。由于附近没有类似的行星，因此人们对这些"亚海王星"的了解甚少，天文学家们对其大气层的性质也争论不休。亚海王星K2-18b可能是一颗水洋系外行星的说法令人好奇，因为一些天文学家认为，这些世界是寻找系外行星生命证据的理想环境。用韦伯的近红外成像仪和无缝摄谱仪（NIRISS）以及近红外摄谱仪（NIRSpec）获得的K2-18b的光谱显示，这颗系外行星的大气层中含有大量甲烷和二氧化碳，还可能探测到一种叫做二甲基硫醚（DMS）的分子。K2-18b的质量是地球的8.6倍，围绕位于宜居带的冷矮星K2-18运行，距离地球120光年。资料来源：NASA、ESA、CSA、RalfCrawford（STScI）、JosephOlmsted（STScI）、NikkuMadhusudhan（IoA）剑桥大学天文学家、公布这些结果的论文的第一作者尼库-马德胡苏丹解释说："我们的发现强调了在寻找其他地方的生命时考虑各种宜居环境的重要性。传统上，在系外行星上寻找生命的工作主要集中在较小的岩石行星上，但较大的海王星世界明显更有利于大气观测"。甲烷和二氧化碳含量丰富，而氨含量不足，这支持了在K2-18b的富氢大气层下可能存在水海洋的假设。在地球上，只有生命才会产生这种物质。地球大气中的大部分DMS是由海洋环境中的浮游植物释放的。DMS的推断不太可靠，需要进一步验证。"即将进行的韦伯观测应该能够证实K2-18b的大气中是否确实存在大量的DMS，"Madhusudhan解释说。虽然K2-18b位于宜居带，而且现在已知它蕴藏着含碳分子，但这并不一定意味着这颗行星能够孕育生命。这颗行星的体积很大，半径是地球半径的2.6倍，这意味着行星内部很可能含有大量的高压冰幔，就像海王星一样，但是富氢大气层和海洋表面较薄。据预测，海洋世界将拥有水的海洋。不过，也有可能海洋温度过高，不适合居住，或者是液态的。卡迪夫大学的苏巴吉特-萨卡尔（SubhajitSarkar）解释说："虽然太阳系中不存在这种行星，但亚海王星是迄今为止银河系中最常见的行星类型。我们获得了宜居带亚海王星迄今为止最详细的光谱，这使我们能够计算出其大气层中存在的分子"。描述像K2-18b这样的系外行星的大气层--即确定其气体和物理条件--是天文学中一个非常活跃的领域。然而，这些行星在体积大得多的母恒星的耀眼光芒下显得黯然失色，这使得探索系外行星大气层变得尤为具有挑战性。研究小组通过分析K2-18b母恒星穿过系外行星大气层时发出的光线，避开了这一挑战。K2-18b是一颗凌日系外行星，这意味着当它穿过母恒星表面时，我们可以探测到亮度的下降。2015年，NASA的K2任务就是这样首次发现这颗系外行星的。这意味着在凌日过程中，极小一部分星光会穿过系外行星的大气层，然后到达韦伯望远镜这样的望远镜。星光穿过系外行星大气层时会留下痕迹，天文学家可以将这些痕迹拼凑起来，从而确定系外行星大气层中的气体。詹姆斯-韦伯的能力和未来研究"这一结果之所以能够实现，是因为韦伯望远镜的波长范围扩大，灵敏度空前，只需两次凌日就能对光谱特征进行强有力的探测，"马德胡苏丹说。"相比之下，用韦伯望远镜进行的一次凌日观测与用哈勃望远镜在相对较窄的波长范围内进行的八次观测（历时数年）的精度相当。剑桥大学的SavvasConstantinou解释说："这些结果仅仅是对K2-18b进行两次观测的结果，还有更多的观测结果正在进行中。这意味着我们在这里的工作只是韦伯能观测到的宜居带系外行星的早期展示。"研究小组的研究成果已被接受发表在《天体物理学杂志通讯》上。研究小组现在打算利用望远镜的中红外光谱仪（MIRI）进行后续研究，他们希望这将进一步验证他们的发现，并为K2-18b的环境条件提供新的见解。"我们的最终目标是在宜居系外行星上发现生命，这将改变我们对我们在宇宙中的位置的认识，"马德胡苏丹总结道。"在这一探索过程中，我们的发现是朝着更深入地了解水星世界迈出的充满希望的一步。"美国国家航空航天局的詹姆斯-韦伯太空望远镜是世界上最重要的太空科学观测站。它正在揭开太阳系的神秘面纱，眺望其他恒星周围的遥远世界，探索宇宙的神秘结构和起源以及我们在宇宙中的位置。韦伯望远镜是一项国际计划，由美国国家航空航天局（NASA）领导，其合作伙伴包括欧洲航天局（ESA）和加拿大航天局（CanadianSpaceAgency）。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1383333.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1383333.htm

“韦伯望远镜”首次观测系外TRAPPIST-1七行星系统

“韦伯望远镜”首次观测系外TRAPPIST-1七行星系统迄今为止，这只是初步结果，还不能说明这些行星的大气层实际上含有什么。但如果这些大气层含有二氧化碳或甲烷等有趣分子的稠密大气层，那么这台耗资100亿美元的望远镜将能够在未来数月和数年内探测到它们。2017年绘制的TRAPPIST-1行星系统，为天文学家提供了许多机会，从而了解围绕一颗恒星运行的地球大小的行星的形成和演化。这颗恒星相对较暗、温度较低，7颗行星与它的距离比水星与太阳的距离还要近。JWST在其科学运行的第一年就观测了所有行星。其中许多观测结果已经完成，直到近日在JWST操作中心——太空望远镜科学研究所举行的研讨会上，这些观测结果才被公开展示。TRAPPIST-1行星的编号为b到h，其中b离恒星最近，h离恒星最远。12月13日，在马里兰州巴尔的摩举行的JWST首次成果研讨会上，加拿大蒙特利尔大学的天文学家BjornBenneke介绍了TRAPPIST-1g的首个JWST研究。到目前为止，该望远镜已经能够确定这颗行星可能没有富含氢气的大气层。由于密度低，这样的大气层体积会很大，因此更容易被发现。这可能意味着该行星有一个更稠密的大气层，由二氧化碳等更重分子组成，或者根本没有大气层。JWST主要通过观察行星在恒星前面经过时如何过滤光线来研究行星大气层：特定分子以特有的方式吸收星光。组成大气层的分子可以表明行星是如何演化的，以及它的表面是否有生命。研究人员需要通过更多的观察和更长的分析时间确定TRAPPIST-1g是否具有大气层，如果有，是由什么组成的。TRAPPIST-1的数据比从更大的系外行星收集的数据更难分析，包括WASP-39b——一颗JWST详细研究过的体积接近木星的行星。TRAPPIST-1的行星则要小得多，来自其大气层的信号也更难提取出来。恒星中的磁扰动也会产生干扰数据解释的信号。在会议海报上，蒙特利尔大学天文学家OliviaLim描述了JWST对该系统最里面的行星TRAPPIST-1b的两次观测。她的团队也一直无法梳理出表明该行星大气成分的信号。但初步研究表明，与行星1g一样，它可能没有膨胀的富氢大气层。“明年，我们将有一张全家福。”NASA戈达德太空飞行中心天文学家KnicoleColón表示，关于这一非凡行星系统的更多研究正在进行中。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1335759.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1335759.htm

NASA揭开系外行星神秘变小之谜

NASA揭开系外行星神秘变小之谜一项新的研究可以解释介于超级地球和亚海王星之间的"失踪"系外行星。一些系外行星似乎正在失去它们的大气层并逐渐缩小。在一项利用美国宇航局退役的开普勒太空望远镜进行的新研究中，天文学家发现了可能原因的证据：这些行星的核心正在由内而外地挤走它们的大气层。系外行星的大小差距系外行星（太阳系外的行星）有各种各样的大小，从小型岩石行星到巨大的气态巨行星。介于两者之间的是岩石质地的超级地球和具有浮肿大气层的较大的亚海王星。但是，科学家们一直在努力更好地了解那些大小介于地球1.5倍到2倍之间（或者介于超级地球和亚海王星之间）的行星，但其中有一个明显的缺失--"大小差距"。Caltech/IPAC研究科学家杰西-克里斯蒂安森（JessieChristiansen）说："科学家们现在已经确认探测到了5000多颗系外行星，但是直径在地球1.5倍到2倍之间的行星比预期的要少。系外行星科学家现在有足够的数据来说明这种差距并非侥幸。有什么东西在阻碍行星达到和/或保持这种大小"。这幅艺术家的概念图展示了亚海王星系外行星TOI-421b可能的样子。在一项新的研究中，科学家们发现了新的证据，表明这类行星是如何失去大气层的。图片来源：NASA、ESA、CSA和D.Player(STScI)研究人员认为，这种差距可以用某些亚海王星随着时间的推移而失去大气层来解释。如果行星没有足够的质量，也就是没有足够的引力来维持其大气层，就会出现这种损失。因此，质量不够大的亚海王星会缩小到与超级地球差不多大小，从而在两种大小的行星之间留下了差距。但这些行星究竟是如何失去大气层的，一直是个谜。科学家们已经确定了两种可能的机制：一种叫做核心动力质量损失；另一种叫做光蒸发。这项研究发现了支持第一种机制的新证据。这段视频解释了系外行星或太阳系外行星主要类型之间的区别。资料来源：NASA/JPL-加州理工学院解开谜团克里斯蒂安森说："当行星炙热内核发出的辐射随着时间推移将大气层推离行星时，就会发生由内核驱动的质量损失。行星间隙的另一个主要解释是光蒸发，即行星的大气层基本上被其主恒星的热辐射吹散。在这种情况下，来自恒星的高能辐射就像吹风机吹在冰块上一样。""光蒸发被认为发生在行星最初的一亿年里，而由核心驱动的质量损失被认为发生得更晚--接近行星生命的10亿年。但无论是哪种机制，如果没有足够的质量，你就无法坚持下去，你就会失去大气层并缩小，"克里斯蒂安森补充道。这张信息图详细介绍了系外行星的主要类型。科学家们一直致力于更好地理解介于超级地球和次海王星之间的行星的"大小差距"或明显缺失。资料来源：NASA/JPL-加州理工学院通过观测发现证据在这项研究中，奇斯蒂安森和她的合著者使用了美国宇航局开普勒太空望远镜扩展任务K2的数据，观察了年龄在6亿到8亿年之间的Praesepe星团和Hyades星团。由于一般认为行星的年龄与其宿主恒星的年龄相同，因此该星系中的亚海王星已经过了可能发生光气蒸发的年龄，但还没有老到经历核心动力质量损失的程度。因此，如果研究小组发现普雷塞佩和哈迪斯（Hyades）中有大量的亚海王星（与其他星团中的老恒星相比），他们就可以得出结论：光汽化并没有发生。在这种情况下，最有可能解释质量较小的亚海王星随着时间的推移会发生什么的是核心动力质量损失。在观测Praesepe星团和Hyades星团时，研究人员发现这些星团中几乎100%的恒星轨道上仍有一颗亚海王星或候选行星。从这些行星的大小来看，研究人员认为它们还保留着大气层。这幅插图描绘的是美国宇航局的系外行星猎手--开普勒太空望远镜。该机构于2018年10月30日宣布，开普勒的燃料耗尽，将在远离地球的当前安全轨道上退役。开普勒留下了2600多个系外行星发现。资料来源：美国国家航空航天局/温迪-斯坦泽尔/丹尼尔-拉特这与K2观测到的其他更古老的恒星（年龄超过8亿岁的恒星）不同，其中只有25%的恒星拥有亚海王星轨道。这些恒星更老的年龄更接近核心动力质量损失被认为发生的时间范围。根据这些观测结果，研究小组得出结论，Praesepe和Hyades不可能发生光蒸发。如果发生了，那也应该是在几亿年前，这些行星的大气层即使有也所剩无几了。这就使得核心动力质量损失成为这些行星大气层可能发生的主要解释。正在进行的研究和开普勒的遗产克里斯蒂安森的团队花了五年多的时间建立了这项研究所需的候选行星目录。但她说，这项研究远未完成，目前对光蒸发和/或核心动力质量损失的理解有可能发生变化。在有人宣布这个行星间隙之谜被彻底揭开之前，这些发现很可能还要经过未来研究的检验。这项研究是利用美国宇航局系外行星档案馆进行的，该档案馆由位于帕萨迪纳的加州理工学院根据与美国宇航局签订的合同运营，是系外行星探索计划的一部分，位于南加州的美国宇航局喷气推进实验室。喷气推进实验室是加州理工学院的一个分部。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1397987.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1397987.htm

韦伯望远镜在遥远行星上意外发现二氧化硫雾气的存在

韦伯望远镜在遥远行星上意外发现二氧化硫雾气的存在在气态系外行星GJ3470b上发现的充满硫磺的大气层（如图所示，围绕其位于巨蟹座的恒星运行）可以帮助研究人员弄清它（以及类似行星）是如何形成的。图片来源：威斯康星大学麦迪逊分校天文学家是在2012年发现这颗名为GJ3470b的行星的，当时这颗行星的影子穿过了它所环绕的恒星。GJ3470b位于巨蟹座，大小约为海王星的一半，质量是地球的10倍。在这期间的几年里，研究人员利用哈勃和斯皮策太空望远镜收集了关于这颗行星的数据，并在最近利用詹姆斯-韦伯太空望远镜进行的一对观测中达到了顶峰。太阳系外的行星（系外行星）如GJ3470b是研究人员想知道行星是如何产生的有趣课题。理想情况下，天文学家会捕捉到恒星发出的光线，这些光线会穿过行星大气层的边缘。这样，他们就可以对光的成分或光谱进行测量，读出大气层中有趣的分子所特有的尖峰和凹点。托马斯-比蒂是威斯康星大学麦迪逊分校天文学助理教授。资料来源：威斯康星大学麦迪逊分校二氧化硫罕见的发现威斯康星大学麦迪逊分校天文学教授托马斯-比蒂说："问题是，每个人在观察这些行星时，通常都会看到平直的线条。但是当我们观察这颗行星时，我们真的没有看到一条平线。"他们看到了水、二氧化碳、甲烷和二氧化硫的证据，比蒂今天在麦迪逊举行的美国天文学会第244次会议上介绍了这些发现，他不久将与来自亚利桑那州立大学、亚利桑那大学、美国国家航空航天局艾姆斯研究中心和其他组织的合著者一起在《天体物理学期刊通讯》上发表这些发现。GJ3470b是最轻、最冷（平均温度仅为325摄氏度，即华氏600多度）、含有二氧化硫的系外行星。当来自附近恒星的辐射将硫化氢的成分炸得四分五裂时，硫化氢就会开始寻找新的分子伙伴。比蒂说："我们没想到会在这么小的行星上看到二氧化硫，在我们意想不到的地方看到这种新分子令人兴奋，因为它为我们提供了一种新的方法来弄清这些行星是如何形成的，小行星尤其有趣，因为它们的组成确实取决于行星形成过程的发生方式。"比蒂在加入华大麦迪逊分校教师队伍之前曾担任詹姆斯-韦伯太空望远镜的仪器科学家。行星形成过程了解这一过程是比蒂研究的重点之一。这就有点像偷窥面包师傅，只在他们开始工作的时候偷窥，快到吃甜点的时候再偷窥。他说："在我们的桌子上，摆放着制作蛋糕的所有原料，以及蛋糕成品。现在，我们能否通过测量蛋糕中的成分，找出配方，即把原材料变成最终产品的步骤呢？"像比蒂这样的天文学家希望他们能够做到这一点：通过观察系外行星中的成分，找出行星形成的秘诀。在像GJ3470b这样小的行星中发现二氧化硫，让我们在行星形成成分表上又多了一项重要内容。独特的轨道和迁徙历史在GJ3470b的情况中，还有其他一些有趣的特征，可能有助于完善这一配方。这颗行星围绕恒星运行的轨道几乎越过了恒星的两极，也就是说，它的运行轨迹与系统中行星的预期运行轨迹成90度角。它离恒星的距离也出奇地近，近到恒星发出的光将GJ3470b的大量大气层吹向太空。这颗行星自形成以来可能已经失去了大约40%的质量。这个近在咫尺的偏离轨道表明，GJ3470b曾经在其星系中的某个地方，在某个时刻，这颗行星与另一颗行星的引力纠缠在一起，被拉入了一条新的轨道，最终在另一个邻近地区安家落户。比蒂说："导致这种极地轨道的迁移历史以及所有这些质量的损失--这些都是我们通常不了解的其他系外行星目标，这些是创造这颗特殊行星的配方中的重要步骤，可以帮助我们了解像它这样的行星是如何形成的。"通过对这颗行星大气中残留成分的进一步分析，以及华大麦迪逊分校威斯康星起源研究中心那些专门研究原行星盘和迁移动力学的同事们的帮助，GJ3470b可能会帮助比蒂和其他人理解像它这样的行星是如何变得如此诱人的--至少从天文学家的角度来看是如此。这项研究得到了美国国家航空航天局（NASA）的资助。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1434977.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1434977.htm

詹姆斯·韦伯望远镜可能在岩质行星的大气层中探测到了水蒸气

詹姆斯·韦伯望远镜可能在岩质行星的大气层中探测到了水蒸气该望远镜强大的红外线眼睛可以分析遥远世界的大气成分，寻找有利于生命的特定元素或其他可能是生命存在的直接证据。水蒸气是可居住性的一个关键组成部分，虽然JWST以前在系外行星的大气层中检测到了水蒸气，但它只在类似木星的气态巨行星中检测到过，然而这些巨行星没有固体表面来（实际上）支持生命。但是现在，或许该望远镜已经在一颗类似地球的岩石系外行星的大气中探测到了水蒸气。这颗行星位于大约26光年之外，被称为GJ486b，是一颗超级地球，比我们的母星宽约30%，质量大三倍。但是在你收拾行李之前，值得注意的是，那里的重力会更强，它离它的主星如此之近，表面温度约为430℃（800°F），而且它被潮汐锁定，所以在那里居住，就必须在永久的白天或黑夜之间做出选择。适居性可能不在考虑之列，但是在GJ486b的大气层中探测到水蒸气仍然是一件大事。这不仅将是有史以来第一次直接探测到岩质系外行星周围的大气层，而且还将表明，这些非常热的世界尽管受到来自其宿主恒星的辐射的打击，但仍能保持其大气层，这本身就会对其他潜在的宜居行星产生重大影响。JWST在GJ486b上检测到了似乎是水蒸气的物质。当这颗行星穿过恒星的表面时，光线穿过大气层并产生一个信号，天文学家可以通过分析来计算出其中的元素。在观察了其中两个事件，并通过三种不同的方法分析数据后，该小组确定了一个似乎是水蒸气的信号。将韦伯的数据与星斑或系外行星大气层中的水蒸气模型进行比较的图表NASA,ESA,CSA,JosephOlmsted(STSCI)然而，有一个问题。该团队不能排除水蒸气信号实际上是来自恒星本身。星斑比恒星表面的其他部分要冷得多，可能是水蒸气的所在地，包括我们自己的太阳。这可能会产生一个假结果。该研究的共同作者RyanMacDonald说："我们没有观察到行星在过境期间穿过任何星斑的证据。但这并不意味着该恒星上的其他地方没有斑点。而这正是将这种水信号印入数据的物理情景，并可能最终看起来像一个行星大气层。"值得庆幸的是，韦伯有办法进行检查。它的其他仪器可以在较短的红外波长下研究该行星，以更好地确定信号来自何处，并弄清该行星是否有大气层。例如，在即将进行的一项任务中，中红外仪器（MIDI）将被用来寻找这个星球上最热的地方。如果没有大气层，这个点应该就在白天的中心位置，但是如果有大气层，热量将能够循环，最热的点将在其他地方。无论怎样，这都是一个值得关注的世界。这项研究将发表在《天体物理学杂志通讯》（PDF）上：https://stsci-opo.org/STScI-01GXR8V0YG4Q7KDM0GZC8ATBEP.pdf...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1357773.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1357773.htm

NASA的詹姆斯·韦伯望远镜团队确认首次发现近距离系外行星

NASA的詹姆斯·韦伯望远镜团队确认首次发现近距离系外行星在美国宇航局的凌日系外行星调查卫星（TESS）的数据暗示可能有一颗行星围绕着这个小太阳之后，该团队利用韦伯观察了红矮星LHS475周围的系统。"毫无疑问，这颗行星就在那里。韦伯的原始数据验证了这一点，"来自约翰霍普金斯大学应用物理实验室的JacobLustig-Yaeger在一份声明中说，他帮助领导这项研究。"有了这个望远镜，岩质系外行星的研究很快会成为新的前沿。"天文学家们对韦伯的潜力感到非常兴奋，因为它可以更仔细地观察系外行星，分析其大气层的组成，这可能暗示着可居住性甚至生命迹象的潜力。然而，在LHS475b的情况下，科学家们说他们需要更多的数据才能在这方面得出任何结论。Lustig-Yaeger解释说："可以排除它拥有陆地型大气层，也不可能有厚厚的以甲烷为主的大气层，类似于土卫六的那种。"然而，尚未被排除的情况包括一个没有大气层的世界，或者一个100%是二氧化碳的世界--而这两个选项中的任何一个显然都不利于我们所知的生命的前景。虽然LHS475b的恒星没有我们的太阳那么热，但是这颗行星的轨道非常接近，它在短短两天内就完成了一个轨道周期，因此其温度可能比地球还要热几百度。尽管如此，据研究小组的共同负责人凯文-史蒂文森称，这一发现代表了韦伯的一个重要里程碑。"这只是它将做出的许多发现中的第一个。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1338775.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1338775.htm