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NASA韋伯望遠(yuǎn)鏡NIRISS透射光譜揭示巨行星的大氣特征
來源:NASA 時(shí)間:2022-07-14 10:02:57 瀏覽:3410次

NASA使用韋伯的近紅外成像儀和無狹縫光譜儀(NIRISS) 的單次觀測(cè)得到的透射光譜揭示了熱氣巨行星 WASP-96 b 的大氣特征。  



通過比較行星在穿過恒星時(shí)通過大氣層過濾的星光與行星在恒星旁邊時(shí)檢測(cè)到的未經(jīng)過濾的星光,可以得出透射光譜。該圖上的 141 個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)(白色圓圈)中的每一個(gè)都代表了被行星阻擋并被大氣層吸收的特定波長(zhǎng)的光量。 


在這次觀察中,NIRISS 檢測(cè)到的波長(zhǎng)范圍為 0.6 微米(紅色)到 2.8 微米(近紅外)。被阻擋的星光量從大約百萬分之 13,600 (1.36%) 到百萬分之 14,700 (1.47%) 不等。


研究人員能夠根據(jù)吸收模式(圖中峰值的位置和高度)檢測(cè)和測(cè)量行星大氣中關(guān)鍵氣體的豐度:每種氣體都有一組可吸收的特征波長(zhǎng)。大氣溫度可以部分根據(jù)峰的高度來計(jì)算:溫度越高的行星峰越高。其他特征,如霧霾和云的存在,可以根據(jù)光譜不同部分的整體形狀推斷出來。  


在每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)上方和下方延伸的灰線是誤差線,顯示每次測(cè)量的不確定性,或?qū)嶋H可能值的合理范圍。對(duì)于單次觀察,這些測(cè)量的誤差非常小。


藍(lán)線是一個(gè)最佳擬合模型,它考慮了數(shù)據(jù)、WASP-96 b 及其恒星的已知特性(例如,大小、質(zhì)量、溫度)以及假設(shè)的大氣特征。研究人員可以改變模型中的參數(shù)——改變未知特征,如大氣中的云高度和各種氣體的豐度——以獲得更好的擬合并進(jìn)一步了解大氣的真實(shí)情況。此處顯示的最佳擬合模型與數(shù)據(jù)之間的差異僅反映了在分析和解釋數(shù)據(jù)和地球方面需要做的額外工作。 


盡管對(duì)頻譜進(jìn)行全面分析需要額外的時(shí)間,但還是可以得出一些初步結(jié)論。光譜中標(biāo)記的峰表明存在水蒸氣。水峰的高度低于先前觀測(cè)的預(yù)期,這是存在抑制水汽特征的云的證據(jù)。光譜左側(cè)(較短波長(zhǎng))逐漸向下傾斜表明可能出現(xiàn)霧度。峰高以及光譜的其他特征用于計(jì)算大約 1350°F (725°C) 的大氣溫度。 

 

這是迄今為止收集到的最詳細(xì)的系外行星紅外透射光譜,是第一個(gè)包含波長(zhǎng)超過 1.6 微米且具有如此高分辨率和準(zhǔn)確度的透射光譜,也是第一個(gè)覆蓋從 0.6 微米(可見紅光)到 2.8 微米的整個(gè)波長(zhǎng)范圍的透射光譜(近紅外)單次拍攝。研究人員能夠自信地解釋光譜的速度進(jìn)一步證明了數(shù)據(jù)的質(zhì)量。 觀察是使用 NIRISS 的單物體無狹縫光譜 (SOSS) 模式進(jìn)行的,該模式涉及在視野中捕獲單個(gè)明亮物體的光譜,例如恒星 WASP-96。 


WASP-96 b 是一顆熾熱的氣體巨行星,它繞著一顆大約 1,150 光年外的類太陽恒星運(yùn)行,位于鳳凰星座。這顆行星的軌道非??拷浜阈牵ú坏降厍蚺c太陽之間距離的 1/20),并在不到 3.5 個(gè)地球日內(nèi)完成一個(gè)軌道。這顆行星的發(fā)現(xiàn)基于地面觀測(cè),于 2014 年宣布。這顆名為 WASP-96 的恒星比太陽稍老,但大小、質(zhì)量、溫度和顏色大致相同。


WASP-96 b 及其恒星的背景說明是基于當(dāng)前從 NIRISS 光譜學(xué)和之前的地面和空間觀測(cè)中對(duì)該行星的了解。韋伯沒有捕捉到這顆行星或其大氣層的直接圖像。

NIRISS 由加拿大航天局提供。該儀器由霍尼韋爾與蒙特利爾大學(xué)和加拿大國(guó)家研究委員會(huì)合作設(shè)計(jì)和制造。


原文:NASA美國(guó)國(guó)家航空航天局

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