上周詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡團(tuán)隊(duì)分享了為韋伯計(jì)劃的關(guān)于恒星和行星形成的科學(xué)。周五，該團(tuán)隊(duì)詳細(xì)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(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)系外行星科學(xué)的副項(xiàng)目科學(xué)家Knicole Colón帶人們進(jìn)入探索太陽系以外新世界的發(fā)現(xiàn)空間。Colón博士帶來了一個(gè)獨(dú)特的視角，因?yàn)樗彩橇枞障低庑行强睖y衛(wèi)星（TESS）的項(xiàng)目科學(xué)家，這項(xiàng)任務(wù)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了許多系外行星目標(biāo)，韋伯將對其進(jìn)行觀測。

“在過去的30年里，天文學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了5000多顆系外行星。這些發(fā)現(xiàn)表明，系外行星的質(zhì)量、大小和溫度跨度很大，并圍繞所有類型的恒星運(yùn)行，導(dǎo)致世界異常多樣化。”

“憑借其在廣泛的紅外波長范圍內(nèi)強(qiáng)大的光譜和成像能力，韋伯準(zhǔn)備徹底改變我們對這些世界的組成和行星形成盤的認(rèn)識。從小型的、潛在的巖質(zhì)系外行星到巨型的、氣態(tài)的行星，韋伯將用凌日技術(shù)觀察這些世界。直接成像技術(shù)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(huán)境，即原行星盤和碎片盤。”

“將用韋伯進(jìn)行的一個(gè)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(shù)據(jù)，以便能夠測量大氣成分和動(dòng)力學(xué)。我參與了一個(gè)觀察氣態(tài)巨行星HD 80606 b的計(jì)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(dǎo)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(jù)預(yù)測，這將導(dǎo)致云層在極短的時(shí)間內(nèi)迅速形成并消散在行星的大氣層中。我們的科學(xué)團(tuán)隊(duì)將在HD 80606 b經(jīng)過其恒星后面時(shí)，對其進(jìn)行連續(xù)約18小時(shí)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(shí)時(shí)探測這些預(yù)測的云層動(dòng)態(tài)變化。”

“除了氣態(tài)巨行星，韋伯在第一年的觀測中，許多系外行星目標(biāo)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(fā)現(xiàn)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(diào)查才發(fā)現(xiàn)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(jù)來揭示這些小行星上存在的大氣的多樣性。因?yàn)镸型矮星通常比太陽活躍得多，并且有可能會(huì)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(diào)查繼續(xù)以正常的速度發(fā)現(xiàn)我們銀河系中的更多行星，以及韋伯準(zhǔn)備研究許多這些新發(fā)現(xiàn)的世界的大氣層，我們的系外行星探險(xiǎn)在許多方面才剛剛開始。”

- 美國宇航局戈達(dá)德太空飛行中心韋伯負(fù)責(zé)系外行星科學(xué)的副項(xiàng)目科學(xué)家Knicole Colón。