這項工作的類海樣本覆蓋了已知的凌日行星。六邊形表明我們樣本中的王星行星也在第二周期被JWST觀測到，而三角形尚未被JWST觀測計劃或批準。系外行星新發(fā)現(xiàn)揭選定的也可因目標已被標記。學分:uux.cn/天體物理學雜志快報（2024年）。示原DOI: 10.3847/2041-8213/ad1b5c
（神秘的類海地球uux.cn）據(jù)堪薩斯大學（布蘭登·林奇）：對“系外行星”的研究是一個相當新的領(lǐng)域。系外行星是王星太陽系以外宇宙中所有行星的科幻名稱。主要是系外行星新發(fā)現(xiàn)揭，像堪薩斯大學ExoLab中的也可因那些系外行星研究人員使用來自哈勃太空望遠鏡和韋伯太空望遠鏡等太空望遠鏡的數(shù)據(jù)。每當新聞標題提供“類地”行星或有潛力支持人類的示原行星的發(fā)現(xiàn)時，它們都在談?wù)撐覀冦y河系內(nèi)的類海系外行星。
堪薩斯大學系外實驗室的王星博士生喬納森·布蘭德剛剛在天體物理學雜志《快報》上發(fā)表了研究結(jié)果，顯示了15顆類似海王星的系外行星新發(fā)現(xiàn)揭系外行星的新大氣細節(jié)。雖然沒有一個可以支持人類，也可因但更好地了解它們的示原行為可能有助于我們理解為什么我們沒有一個小海王星，而大多數(shù)太陽系似乎都有一個這樣的行星。
布蘭德說:“在過去的幾年里，我在昆士蘭大學的重點是通過一種稱為透射光譜學的技術(shù)來研究系外行星的大氣層?！薄爱斝行橇枞諘r，意味著它在我們的視線和它所圍繞的恒星之間移動，來自恒星的光穿過行星的大氣層，被存在的各種氣體吸收。通過捕捉恒星的光譜——讓光通過一種叫做攝譜儀的儀器，類似于讓光通過棱鏡——我們觀察到了彩虹，測量了不同成分顏色的亮度。光譜中不同的亮度或暗度區(qū)域揭示了行星大氣中吸收光的氣體。
利用這種方法，幾年前布蘭德發(fā)表了一篇關(guān)于“溫暖的海王星”系外行星TOI-674 b的論文，他在論文中提出了表明其大氣中存在水蒸氣的觀察結(jié)果。這些觀察是布蘭德的顧問伊恩·克羅斯菲爾德（Ian Crossfield）領(lǐng)導的一個更廣泛項目的一部分，該項目旨在觀察海王星大小的系外行星的大氣。
布蘭德說:“鑒于銀河系中比地球略大、比海王星小的行星最為常見，我們希望理解這些行星的行為?！?br>這篇最近的論文總結(jié)了該項目的觀測結(jié)果，結(jié)合了額外觀測的數(shù)據(jù)，以解決為什么一些行星看起來多云而另一些則晴朗的問題。
布蘭德說:“我們的目標是探索這些行星獨特外觀背后的物理解釋?！?br>布蘭德和他的合著者特別注意到系外行星往往在大氣層高處形成云或霧靄的區(qū)域。當這種大氣氣溶膠存在時，KU的研究人員表示，霧霾會阻止光線透過大氣。
布蘭德說:“如果一顆行星的表面正上方有一朵云，上面有數(shù)百公里的晴空，星光可以很容易地穿過晴空，只被那部分大氣中的特定氣體吸收?！薄叭欢?，如果云的位置非常高，云在整個電磁頻譜中通常是不透明的。雖然霧狀云具有光譜特征，但在我們的工作中，我們利用哈勃聚焦于相對較窄的范圍，它們也產(chǎn)生了大部分平坦的光譜。
根據(jù)布蘭德的說法，當這些氣溶膠出現(xiàn)在大氣層高處時，沒有清晰的路徑讓光透過。
“有了哈勃望遠鏡，我們最敏感的單一氣體是水蒸氣，”他說。“如果我們在一顆行星的大氣層中觀察到水蒸氣，這很好地表明沒有足夠高的云層來阻擋水蒸氣的吸收。相反，如果沒有觀察到水蒸氣，只看到一個平坦的光譜，盡管知道行星應(yīng)該有一個擴展的大氣層，這表明在更高的高度可能存在云或霧霾?！?br>布蘭德領(lǐng)導了一個國際天文學家小組在這篇論文上的工作，包括KU的克羅斯菲爾德和德國海德堡馬克斯·普朗克研究所的合作者，勞拉·克萊德伯格領(lǐng)導的一個隊列，以及卡羅琳·莫利領(lǐng)導的德克薩斯大學奧斯汀分校的研究人員。
布蘭德和他的合著者采用了不同于以往的分析方法，他們專注于確定小海王星大氣的物理參數(shù)。相比之下，以前的分析通常涉及將單個模型光譜與觀測值進行擬合。
布蘭德說:“通常情況下，研究人員會采用一個預先計算好含水量的大氣模型，對其進行縮放和轉(zhuǎn)換，以匹配他們樣本中觀察到的行星?！薄斑@種方法可以顯示光譜是清晰還是多云，但無法提供大氣中水蒸氣含量或云層位置的信息?！?br>相反，布蘭德采用了一種被稱為“大氣回收”的技術(shù)。
“這涉及到跨各種行星參數(shù)（如水蒸氣量和云位置）的大氣建模，通過成百上千次模擬迭代來找到最佳配置，”他說。
“我們的檢索為我們提供了每個行星的最佳擬合模型光譜，從中我們可以計算出行星的多云或晴朗程度。然后，我們將這些測量的清晰度與卡羅琳·莫利的另一套模型進行了比較，這讓我們看到我們的結(jié)果與類似行星的預期一致。在檢查云和霾的行為時，我們的模型表明云比霾更適合。
“反映云致密性的沉積效率參數(shù)表明，觀測到的行星的沉積效率相對較低，從而導致了蓬松的云。這些云由水滴等顆粒組成，由于沉降趨勢較低，它們?nèi)匀黄≡诖髿庵小！?br>布蘭德的發(fā)現(xiàn)為這些行星大氣的行為提供了見解，當他在美國天文學會最近的一次會議上提出這些發(fā)現(xiàn)時，引起了“極大的興趣”。
其他發(fā)現(xiàn)
此外，布蘭德是由克羅斯菲爾德領(lǐng)導的一個國際觀測項目的一部分，該項目剛剛宣布了在GJ 9827d上發(fā)現(xiàn)的水蒸氣。該行星位于雙魚座，與距離地球97光年的金星一樣熱。
哈勃太空望遠鏡的觀測顯示，這顆行星可能只是銀河系中富含水的行星之一。蒙特利爾大學特羅蒂埃系外行星研究所的皮埃爾-亞歷克西斯·羅伊領(lǐng)導的團隊宣布了這一消息。
布蘭德說:“我們在亞海王星型行星的大氣層中尋找水蒸氣。”“皮埃爾-亞歷克西斯的論文是這項主要工作的最新成果，因為它花費了大約10或11次環(huán)繞或凌日行星的時間來進行水蒸氣探測。皮埃爾-亞歷克西斯的光譜作為我們的趨勢數(shù)據(jù)點之一進入了我們的論文，我們包括了他們提案中的所有行星和文獻中研究的其他行星，使我們的結(jié)果更加強大。在兩篇論文的過程中，我們都與他們進行了密切溝通，以確保我們使用了正確的更新結(jié)果，并準確反映了他們的發(fā)現(xiàn)?！?

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