詹姆斯·韋伯太空望遠鏡將研究遙遠世界的形成、組成和云層

上周詹姆斯·韋伯太空望遠鏡團隊分享了為韋伯計劃的關于恒星和行星形成的科學。周五，該團隊詳細介紹了韋伯將如何研究其他恒星周圍的行星，這些行星被稱為太陽系外行星，或系外行星。韋伯團隊負責系外行星科學的副項目科學家Knicole Colón帶人們進入探索太陽系以外新世界的發現空間。Colón博士帶來了一個獨特的視角，因為她也是凌日系外行星勘測衛星（TESS）的項目科學家，這項任務已經發現了許多系外行星目標，韋伯將對其進行觀測。

“在過去的30年里，天文學家已經發現了5000多顆系外行星。這些發現表明，系外行星的質量、大小和溫度跨度很大，并圍繞所有類型的恒星運行，導致世界異常多樣化。”

“憑借其在廣泛的紅外波長范圍內強大的光譜和成像能力，韋伯準備徹底改變我們對這些世界的組成和行星形成盤的認識。從小型的、潛在的巖質系外行星到巨型的、氣態的行星，韋伯將用凌日技術觀察這些世界。直接成像技術將被用來研究年輕、巨大的系外行星，以及行星在恒星周圍形成和演化的環境，即原行星盤和碎片盤。”

“將用韋伯進行的一個具體的系外行星觀測涉及在行星的軌道過程中收集觀測數據，以便能夠測量大氣成分和動力學。我參與了一個觀察氣態巨行星HD 80606 b的計劃，作為韋伯第一年觀察的一部分。由于HD 80606 b的軌道極其偏心（非圓形）且長（111天），該行星從其恒星接收的能量大約是地球從太陽接收的能量的1到950倍！這就導致了極端的溫度變化，而這些溫度變化是由地球的溫度變化決定的。據預測，這將導致云層在極短的時間內迅速形成并消散在行星的大氣層中。我們的科學團隊將在HD 80606 b經過其恒星后面時，對其進行連續約18小時的觀測，利用韋伯上的NIRSpec儀器測量來自該行星大氣層的熱光，實時探測這些預測的云層動態變化。”

“除了氣態巨行星，韋伯在第一年的觀測中，許多系外行星目標都是比太陽更小、更冷的軌道恒星，被稱為M型矮星。雖然系外行星的發現始于大約 30 年前，但許多圍繞M型矮星的小型系外行星是在過去幾年中通過諸如TESS之類的調查才發現的。韋伯的觀測將開始通過尋找大氣中水、二氧化碳和甲烷等分子的證據來揭示這些小行星上存在的大氣的多樣性。因為M型矮星通常比太陽活躍得多，并且有可能會剝離這些行星的大氣層的高能恒星耀斑，韋伯的觀測甚至可能揭示這些小行星中的一些根本沒有大氣層。”

“隨著TESS和其他調查繼續以正常的速度發現我們銀河系中的更多行星，以及韋伯準備研究許多這些新發現的世界的大氣層，我們的系外行星探險在許多方面才剛剛開始。”

- 美國宇航局戈達德太空飛行中心韋伯負責系外行星科學的副項目科學家Knicole Colón。