韦伯望远镜首次发现一颗和地球类似的行星

韦伯望远镜首次发现一颗和地球类似的行星

黑色背景上的行星及其恒星的插图。这颗行星很大,在前景的中心,而恒星更小,在背景和中心。这个星球是岩石。行星的上四分之一(面向恒星的一侧)被照亮,而其余部分则处于阴影中。这颗恒星呈明亮的黄白色,没有明显的特征。图片来源:NASA、ESA、CSA、L. Hustak(STScI)

该研究小组由Kevin Stevenson和Jacob Lustig-Yaeger领导,他们都是马里兰州劳雷尔约翰霍普金斯大学应用物理实验室的。该团队在仔细审查了美国宇航局凌日系外行星调查卫星(TESS)的数据后,选择与韦伯一起观察这一目标,这些数据暗示了这颗行星的存在。

韦伯的近红外光谱仪(NIRSpec)仅通过两次凌日观测就轻松清晰地捕获了这颗行星。“毫无疑问,地球就在那里。韦伯的原始数据验证了这一点,“Lustig-Yaeger说。“事实上,它也是一个小的岩石行星,这对天文台来说令人印象深刻,”史蒂文森补充道。

“这些来自地球大小的岩石行星的首次观测结果为未来与韦伯一起研究岩石行星大气的许多可能性打开了大门,”华盛顿NASA总部天体物理学部主任Mark Clampin表示同意。“韦伯让我们越来越接近对太阳系外类地世界的新理解,而这项任务才刚刚开始。

黑色背景上的行星插图。这颗行星很大,而且是岩石。大约三分之二的地球被照亮,而其余的则在阴影中。图片来源:NASA、ESA、CSA、L. Hustak(STScI)

在所有运行的望远镜中,只有韦伯能够表征地球大小的系外行星的大气层。该团队试图通过分析其透射光谱来评估行星大气中的物质。虽然数据显示这是一颗地球大小的类地行星,但他们还不知道它是否有大气层。

“天文台的数据很漂亮,”约翰霍普金斯大学应用物理实验室的Erin May说。“望远镜非常敏感,可以很容易地探测到一系列分子,但我们还不能对行星的大气层得出任何明确的结论。

虽然团队无法得出存在的结论,但他们绝对可以说出不存在的内容。“我们可以排除一些陆地类型的大气,”Lustig-Yaeger解释说。“它不可能有一个厚厚的甲烷主导的大气层,类似于土星的卫星泰坦。

该图显示了跨越三个小时的恒星 – 行星系统相对亮度的变化。光谱显示,在行星开始凌日恒星之前,系统的亮度保持稳定。然后它减少,代表行星在恒星正前方的时间。当行星不再阻挡恒星时,亮度再次增加,此时它会趋于平稳。图片来源:NASA、ESA、CSA、L. Hustak(STScI)、K. Stevenson、J. Lustig-Yaeger、E. May(约翰霍普金斯大学应用物理实验室)、G. Fu(约翰霍普金斯大学)和 S. Moran(亚利桑那大学)

研究小组还指出,虽然这颗行星可能没有大气层,但有一些大气成分尚未被排除,例如纯二氧化碳大气。“与直觉相反,100%的二氧化碳气氛更加紧凑,以至于检测变得非常具有挑战性,”Lustig-Yaeger说。团队需要更精确的测量来区分纯二氧化碳气氛和根本没有大气。研究人员计划在今年夏天通过进一步的观测获得额外的光谱。

韦伯还透露,这颗行星比地球温暖几百度,因此如果检测到云层,研究人员可能会得出结论,这颗行星更像金星,金星具有二氧化碳大气层,并且永远笼罩在厚厚的云层中。“我们处于研究小型岩石系外行星的最前沿,”Lustig-Yaeger说。“我们刚刚开始触及它们的大气层可能是什么样子的表面。

研究人员还证实,这颗行星在短短两天内完成了一个轨道,韦伯精确的光度曲线几乎立即揭示了这一信息。虽然LHS 475 b比太阳系中的任何行星都更接近它的恒星,但它的红矮星温度不到太阳的一半,因此研究人员预测它仍然可以支持大气层。

该图显示了岩石系外行星LHS 475 b的透射光谱。数据点绘制为白色圆圈,在垂直轴上阻挡的光量百分比与水平轴上以微米为单位的光波长的图形上带有灰色误差线。绿色直线表示最佳拟合模型。弯曲的红线表示甲烷模型,弯曲度稍低的紫色线表示二氧化碳模型。图片来源:NASA、ESA、CSA、L. Hustak(STScI)、K. Stevenson、J. Lustig-Yaeger、E. May(约翰霍普金斯大学应用物理实验室)、G. Fu(约翰霍普金斯大学)和 S. Moran(亚利桑那大学)

研究人员的发现开辟了精确定位围绕较小红矮星运行的地球大小行星的可能性。“这个岩石行星的确认突出了任务仪器的精度,”史蒂文森说。“这只是它将做出的许多发现中的第一个。Lustig-Yaeger对此表示赞同:“有了这架望远镜,岩石系外行星是新的前沿。

该团队的结果于2023年1月11日星期三在美国天文学会(AAS)的新闻发布会上公布。

本文为澎湃号作者或机构在澎湃新闻上传并发布,仅代表该作者或机构观点,不代表澎湃新闻的观点或立场,澎湃新闻仅提供信息发布平台。申请澎湃号请用电脑访问。

发表评论