此次成果是韦布千里镜一般不雅测者项目3860的首批科学产出，该项目对TOI-561体系持续不雅测逾37小时，时代该行星几乎完成四圈公转。 团队今朝正在进一步分析完全数据，以绘制行星周向温度分布，并更精确束缚其大年夜气成分。 卡内基地球与行星实验室的研究者在韦布项目构思初期即深度介入，如今已在该千里镜前四个不雅测周期中牵头十余个课题，涉及系外行星大年夜气、星系形成等多个前沿偏向。
该研究由卡内基科学研究机构牵头，基于美国宇航局詹姆斯·韦布空间千里镜（JWST）的不雅测成果，是迄今关于岩质系外行星存在大年夜气层的最有力证据之一。 TOI-561 b环绕一颗略小且略冷于太阳的恒星，运行轨道距离只相当于水星—太阳距离的约四十分之一，是以公转周期只有约10.56小时，且一面永远裸露在恒星强烈辐射之下。
按既有理论，如斯体量且极端炙热的行星在形成后应很快损掉大年夜气，成为一块“裸岩”。 然而团队经由过程分析韦布千里镜的红外数据发明，这颗行星被一层相当厚的大年夜气包裹，这与此前对超短周期行星的预期明显不符。 这层残留大年夜气也有助于解释TOI-561 b异常偏低的平均密度——尽管其为岩质行星，但整体密度比按地球类成分推算的成果要小。
从不雅测和模型推演看，要保持如斯状况，TOI-561 b必须比地球富含得多的挥发性物质，可被形象地称为“一颗潮湿的熔岩球”。 特斯克表示，新数据集不仅给出了首批清楚证据，也抛出了比谜底更多的新疑问，尤其是关于超短周期岩质行星的形成和经久演变。
课题负责人之一、卡内基科学的天文学家约翰娜·特斯克指出，团队在设计不雅测筹划时曾推敲到另一种可能解释：该行星也许拥有体积较小的铁核，以及由低密度岩石构成的地幔，使整体密度降低。 她强调，TOI-561 b的特别性还在于其母星属于银河系厚盘区域、年纪约为太阳的两倍且贫铁，这意味着行星形成时所处的化学情况与太阳系截然不合，可能代表宇宙早期形成行星的一类典范样本。
不过，仅凭异常的内部成分仍不足以解释所有不雅测现象。 研究团队由此将重点转向该行星可能存在的厚重大年夜气层，并推想恰是这层大年夜气让行星看起来“更大年夜”，从而使推算出的平均密度偏低。 为验证这一假设，天文学家应用韦布千里镜的近红外光谱仪（NIRSpec），经由过程测量行星在“绕到恒星背后”时体系亮度的变更，推导其日侧温度。
根据理论，假如TOI-561 b是一块没有大年夜气的“裸岩”，无法将热量输送至长夜一侧，其日侧温度应切近亲近约4900华氏度（约2700摄氏度）。 实际不雅测却显示，该行星日侧温度约为3200华氏度（约1800摄氏度），仍然炎热，却明显低于无大年夜气模型的猜测。 研究团队比较了多种情景：岩浆海本身的热对流可以在必定程度上传输热量，但若缺乏大年夜气，背对恒星的一侧很可能已经冷却凝固，限制了热量向夜侧输运。
另一种假设是行星外面的岩浆海之上存在一层极薄的岩石蒸汽层，不过模型显示，仅靠如许一层“蒸汽帽”不足以产生如斯明显的降温效应。 介入研究的英国伯明翰大年夜学学者安贾利·皮耶特指出，为了完全解释这些不雅测成果，须要一层厚实、富含挥发物的大年夜气，强风会将日侧的热量输送到夜侧，而如水汽之类的气体则会接收部分近红外波段辐射，使千里镜接收到的光通量削减，从而让行星看起来“更冷”。 她弥补说，通亮的硅酸盐云层也可能经由过程反射恒星光来进一步冷却大年夜气。
在确认大年夜气存在的同时，另一个关键问题随之而来：如斯小而炙热的行星如安在强烈辐照下保住一层厚重的大年夜气？ 研究人员认为，固然部分气体必定在持续逃逸太空，但逃逸速度可能远低于本来预期。 来自荷兰格罗宁根大年夜学的蒂姆·利希滕贝格提出，该行星外面的岩浆海与大年夜气之间存在一种动态均衡：一方面，气体赓续从行星内部逸出弥补大年夜气，另一方面岩浆又将部分气体从新“吸入”星体内部。
卡内基地球与行星实验室主任迈克尔·沃尔特表示，这些冲破与该机构经久在行星演变与动力学范畴的积聚高度契合，将推动人类对系外行星特点的整体熟悉。 他估计，跟着更多不雅测时光获批，新一轮由卡内基团队主导的韦布科学发明将在将来一年陆续出现。 相干研究论文已揭橥于《天体物理学快报》，题为《超热超等地球TOI-561 b上的厚挥发物大年夜气》，具体介绍了此次温度测量、大年夜气模型与行星内部构造推演的技巧细节及结论。
编译自/ScitechDaily
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