外星世界令人惊叹的直接图像细节足以揭示云层

来自 JWST 的新图像几乎是我们有史以来最接近看到太阳系外外星世界天空的画面。

一颗气态巨行星围绕一颗名为 YSES-1 的恒星运行的直接图像揭示了在其大气层中高处漂浮的细沙云。更重要的是，对邻近世界的类似观察表明，它被一个巨大的漩涡状圆盘所包围，其中富含橄榄石，橄榄石是一种可以形成宝石的矿物橄榄石在地球上。

“这两个结果一切都令人兴奋，”太空望远镜科学研究所的天体物理学家和主要作者 Kielan Hoch 告诉 ScienceAlert。

“这些观测结果很新颖，因为我们可以用 JWST NIRSpec 观察到'以 1 的价格获得 2 个'，并发现每个天体上的两个主要行星特征。”

太阳系以外的行星是难以捉摸的野兽。他们极难直接看到;它们离得很远，又小又暗，被它们所环绕的恒星的炽热光芒所遮蔽。

的近 6,000迄今为止，已确认的 The Vast，巨大大多数只是被间接地探测和测量的——也就是说，根据它们的存在在宿主恒星的光照下引起的变化。只有大约 80 颗系外行星都被直接看到过。

你可以从它拉扯周围环境或使恒星黯然失色的方式中了解到很多关于行星的信息。但是，直接观察它发出的光可以揭示更多。即便如此，即使是最近的系外行星，也需要强大的仪器才能从微弱的光线中提取信号。

这YSES-1 系统距离地球只有 306 光年，包含两颗已知的行星;YSES-1b 距离恒星 160 个天文单位，YSES-1c 距离恒星 320 个天文单位。YSES-1c 的质量大约是木星的六倍，而YSES-1b 是两者中较大的一个，质量约为木星的 14 倍，正好位于质量边界在行星和褐矮星之间。

之前对该系统的直接观测表明，世界可能具有有趣的大气特性，但所涉及的仪器缺乏探测它们的能力。

提示 JWST。

“使用 JWST 上的 NIRSpec 仪器，我们能够同时获得数千个波长的行星图像。图像可以被缩小以产生光谱，即来自行星本身的热光，“Hoch 解释说。

“当光穿过系外行星的大气层时，一些光会被分子吸收并导致行星的亮度下降。这就是我们能够分辨大气层由什么组成的方法！

结果如何迄今为止编译的多行星系统最详细的光谱数据集。

研究人员发现，这两颗系外行星的大气层中都显示出水、一氧化碳、二氧化碳和甲烷的证据——所有这些都是相对常见的大气成分。正是他们分歧的地方，事情开始变得有趣。

“对于 YSES-1c，我们从水、二氧化碳和一氧化碳以及甲烷中看到了许多分子特征。在较长的波长下，我们看到硅酸盐颗粒引起的吸收，硅酸盐颗粒具有不同的光谱形状，“Hoch 说。

“我们使用不同颗粒和结构的实验室数据来模拟哪些硅酸盐最符合数据，并确定这些颗粒的其他特性。我们的模型表明，大气层中可能存在小的硅酸盐颗粒，其中可能含有从云层中倾泻而下的少量铁。然而，我们的模型还表明，只有硅酸盐的混合物也可以拟合数据。

没有在 YSES-1b 中观察到这样的光谱特征，但出现了其他一些东西：系外行星周围盘中橄榄石小颗粒的特征。

橄榄石是在地球上火山条件下形成的一种矿物;橄榄石 （Peridot） 中特别精美的宝石品质示例。橄榄石也存在于陨石中，因此这种矿物似乎很容易在熔岩情况下形成。

然而，它不应该以尘埃的形式出现在 YSES-1b 周围。Hoch 解释说，尘埃沉降是一个高效的过程，预计最多需要大约 500 万年。YSES-1 系统估计有 1670 万年的历史。富含橄榄石的尘埃可能是在 YSES-1b 附近轨道运行的物体之间碰撞产生的碎片——这意味着这些观测是在宇宙时间中非常幸运的时刻进行的。

两组结果都非常出色。

“我们希望在 YSES-1c 的大气中探测到云，因为理论上它的光谱类型具有多云大气层。但是，当我们看到这个特征时，它与褐矮星中看到的其他硅酸盐特征截然不同，“Hoch 说。

“我们没想到会看到围绕内行星 YSES-1b 存在盘的证据。这当然是一个惊喜。

所有最好的天体物理观测所提出的问题至少与它们回答的问题一样多。YSES-1 也不例外。YSES-1b 周围的圆盘是一个大圆盘。我们对系外行星大气层或这些天体形成需要多长时间也了解得不够。正在进行的直接研究其他系外行星大气层的工作将有助于填补我们知识中的一些空白。

“我也对结果感到兴奋，因为这项研究是由早期职业科学家领导的。当我提议使用 JWST 对这个行星系统进行成像时，我还是一名研究生，而 JWST 还没有发射，也不是为观察系外行星而设计的，“Hoch 说。

“手稿的前五位作者从一年级研究生到博士后不等。我相信这凸显了支持早期职业科学家的必要性，这对我来说是最令人兴奋的结果。

该研究已发表在自然界.

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