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系外行星科学:詹姆斯韦伯开创了一个新时代  

科学天文学与空间科学系外行星科学:詹姆斯韦伯开创了一个新时代  

首次探测到太阳系外行星大气中的二氧化碳,JWST 拍摄的第一张系外行星图像,首次在深红外波长下拍摄的系外行星图像,首次探测到行星大气中的硅酸盐云- 质量伴侣……詹姆斯韦伯太空望远镜 (JWST) 正在开启系外行星研究的新纪元。 

研究 系外行星 (即太阳系外的行星)在星系(包括我们的母星系银河系)的恒星系统中,对于寻找具有有利于支持生命的环境和条件的可居住类地行星至关重要。 系外行星 是寻找外星生命迹象的焦点。 遵循费米悖论(1950)和德雷克方程(1961)几十年的思考,系外行星科学现在似乎正在取得进展。 已经探测到超过 5000 颗系外行星,包括我们所在星系以外的星系,而且这个名单还在增加。  

西太平洋标准时间近来作为一个在距地球 1 万英里外的太空红外天文台投入使用,它在很大程度上克服了光学望远镜的光度测量限制,似乎正在开启系外行星研究的新纪元并随后在母星系及更远的地方寻找宜居行星。  

24 日的预印本中报道了一项这样的最新发展th 2022 年 XNUMX 月是首次明确检测到二氧化碳(CO2) 在系外行星的大气层中。 WASP-39b 是一颗热气巨行星。 以前使用光学望远镜的研究表明存在 CO2 但是用 JWST 获得的透射光谱观察证实了 CO 的存在2 在这颗系外行星的大气层中1. 因为这颗系外行星是一颗热气巨行星,所以存在 CO2 表明通过金属富集形成初级大气,即比氢和氦重的元素的比例正在增加。 除了一氧化碳2,这颗系外行星的大气层也应该有水、CO 和 H2S. CO 的存在2 在类地系外行星的次级大气中也很重要,尽管 WASP-39b 并非如此。  

首次明确检测 CO2 紧随其后的是报告(在 31st 2022 年 5 月)JWST 拍摄的第一张系外行星图像,以及在超过 65426 微米的深红外波长下拍摄的第一张系外行星图像。 这是通过对系外行星 HIP XNUMX b 的日冕观测完成的,使用 西太平洋标准时间的近红外相机(NIRCam)和中红外仪器(MIRI)。 系外行星 HIP 65426 b 的图像非常清晰,这证实了 JWST 可以直接对系外行星进行更详细的成像,以增强对遥远行星系统的了解2.  

另一项进展报告于 1st 2022 年 1256 月是迄今为止使用 JWST 的 NIRSpec IFU 和 MIRI MRS 模式观测到的行星质量天体 VHS 1256 b 的最高保真度光谱。 在光谱中观察到水、甲烷、一氧化碳、二氧化碳、钠和钾。 此外,研究小组在 VHS XNUMX b 的大气中直接探测到硅酸盐云,这是对行星质量伴星的首次此类探测3

这些研究中使用的工具,由 JWST 提供,为关于本星系及更远地区的系外行星的新发现打开了大门。

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参考文献:  

  1. JWST 凌日系外行星社区早期发布科学团队 2022. 确定系外行星大气中的二氧化碳。 24 年 2022 月 XNUMX 日提交。在 arXiv 预印。 DOI: https://doi.org/10.48550/arXiv.2208.11692  
  1. 卡特,铝 . 2022. JWST 直接观测系外行星系统的早期发布科学计划 I:系外行星 HIP 65426 b 从 2-16 微米的高对比度成像。 arXiv 上的预印本。 31 年 2022 月 XNUMX 日提交。DOI: https://arxiv.org/abs/2208.14990  
  1. 迈尔斯,比利时 等。 2022. 用于直接观测系外行星系统 II 的 JWST 早期发布科学计划:行星质量伴侣 VHS 1-20 b 的 1256 至 1257 微米光谱。 在 axRiv 预印本。 1 年 2022 月 XNUMX 日提交。DOI: https://arxiv.org/abs/2209.00620  

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