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詹姆斯·韦伯太空望远镜发现水蒸气，但来自岩石行星或其恒星？
发布时间：2025-05-04 12:51:41 来源：金城汤池网 作者：综合
这张图显示了由韦伯观测岩石系外行星GJ 486 b获得的透射光谱。科学小组的伯太分析显示了水蒸气的迹象；然而，计算机模型显示，空望该信号可能来自富含水的远镜行星大气层(用蓝线表示)或来自红矮星宿主星的恒星斑点(用黄线表示)。这两个模型在较短的发现红外波长上有明显的差异，这表明需要用其他韦伯仪器进行额外的气但其恒观测来限制水信号的来源。鸣谢:美国航天局、星或星欧空局、詹姆自岩加空局、斯韦水蒸石行约瑟夫·奥姆斯特德
（神秘的伯太地球uux.cn）据美国宇航局：宇宙中最常见的恒星是红矮星，这意味着最有可能发现岩石系外行星围绕这样的空望恒星运行。红矮星很冷，远镜所以一颗行星必须在一个紧密的发现轨道上拥抱它，以保持足够的气但其恒温度来潜在地容纳液态水(这意味着它位于可居住区)。这些恒星也很活跃，特别是在它们年轻的时候，释放出紫外线和X射线辐射，可以摧毁行星大气层。因此，天文学中一个重要的未决问题是，在如此恶劣的环境中，一颗岩石行星是否能够维持或重建大气。
为了帮助回答这个问题，天文学家使用美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜研究了一颗名为GJ 486 b的岩石系外行星。它距离恒星太近，不在可居住区内，表面温度约为800华氏度(430摄氏度)。然而，他们使用韦伯的近红外光谱仪(NIRSpec)的观察显示了水蒸气的迹象。如果水蒸气与这颗行星有关，这将表明它有一个大气层，尽管它的温度很高，并且离它的恒星很近。以前在气态系外行星上也发现过水蒸气，但是迄今为止还没有在岩石系外行星周围明确地探测到大气。然而，研究小组警告说，水蒸气可能存在于恒星本身——特别是在凉爽的恒星斑点中——而根本不是来自行星。
“我们看到了一个信号，几乎可以肯定这是由水引起的。但我们还不能断定那水是否是行星大气层的一部分，也就是说行星有大气层，或者我们只是看到了来自恒星的水信号，”该研究的主要作者，图森市亚利桑那大学的萨拉·莫兰说。
“在一颗炎热的岩石行星上，大气中的水蒸气将代表系外行星科学的一项重大突破。但我们必须小心，确保这颗恒星不是罪魁祸首，”马里兰州劳雷尔约翰·霍普金斯大学应用物理实验室的凯文·史蒂文森补充说，他是该项目的首席研究员。
GJ 486 b大约比地球大30%，质量是地球的三倍，这意味着它是一个重力比地球更强的岩石世界。它绕一颗红矮星运行不到1.5个地球日。预计它将被潮汐锁定，具有永久的白天侧和永久的夜晚侧。
这个艺术家的概念代表了岩石系外行星GJ 486 b，它围绕着一颗红矮星运行，这颗红矮星距离处女座只有26光年。通过观察GJ 486 b在其恒星前的过境，天文学家寻找大气的迹象。他们发现了水蒸气的迹象。然而，他们警告说，虽然这可能是行星大气的迹象，但水可能在恒星本身——特别是在凉爽的恒星斑点中——而不是来自行星。鸣谢:美国航天局、欧空局、加空局、约瑟夫·奥姆斯特德
GJ 486 b穿过它的恒星，从我们的角度看，从恒星前面穿过。如果它有大气层，那么当它过境时，星光会穿过这些气体，在光中留下指纹，这使得天文学家可以通过一种叫做透射光谱学的技术来解码它的组成。
该小组观察了两次凌日，每次持续约一小时。然后，他们使用三种不同的方法来分析结果数据。这三个实验的结果是一致的，它们显示了一个几乎平坦的光谱，在最短的红外波长处有一个有趣的上升。该小组运行了考虑许多不同分子的计算机模型，并得出结论，信号最有可能的来源是水蒸气。
虽然水蒸气可能表明GJ 486 b上存在大气，但一个同样合理的解释是水蒸气来自这颗恒星。令人惊讶的是，即使在我们自己的太阳中，水蒸气有时也可以存在于黑子中，因为这些黑子与恒星的周围表面相比非常冷。GJ 486 b的主星比太阳冷得多，因此更多的水蒸气会聚集在它的星点内。因此，它可以产生一个模拟行星大气的信号。
“在凌日期间，我们没有观察到这颗行星穿越任何星斑的证据。但这并不意味着恒星的其他地方没有斑点。这正是将水信号印入数据的物理场景，最终可能看起来像行星大气，”该研究的合著者之一，密歇根大学安娜堡分校的瑞安·麦克唐纳解释道。
由于恒星的加热和辐射，水蒸气大气会被逐渐侵蚀。因此，如果大气存在，它可能会不断地被火山从行星内部喷出的蒸汽补充。如果水确实存在于该行星的大气层中，就需要额外的观测来缩小水的存在量。
未来韦伯的观测可能会让我们对这个系统有更多的了解。即将到来的韦伯计划将使用中红外仪器(MIRI)来观察行星的昼面。如果行星没有大气层，或者只有稀薄的大气层，那么白天最热的部分预计就在恒星的正下方。然而，如果最热点发生转移，这将表明大气可以循环热量。
最终，将需要通过另一台韦伯仪器(近红外成像仪和无缝摄谱仪(NIRISS))在更短的红外波长上进行观测，以区分行星大气层和星点场景。
史蒂文森说:“将多种仪器结合在一起，将真正确定这颗行星是否有大气层。”
这项研究被接受发表在《天体物理学杂志快报》上。
詹姆斯·韦伯太空望远镜是世界上首屈一指的太空科学天文台。韦伯将解开我们太阳系的谜团，探索其他恒星周围的遥远世界，探索我们宇宙的神秘结构和起源以及我们在其中的位置。Webb是由NASA及其合作伙伴ESA(欧洲航天局)和加拿大航天局领导的一项国际计划。
劳拉·贝兹马里兰州格林贝尔特美国宇航局戈达德太空飞行中心。
克里斯汀·普廉姆马里兰州巴尔的摩太空望远镜科学研究所。
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