艺术家的概念描绘了新的研究，扩大了我们对系外行星WASP-69b“尾巴”的理解。图像：uux.cn美国国家航空航天局/加州理工学院喷气推进实验室/R.赫特（IPAC）（神秘的地球uux.cn）据美国国家航空航天局（切尔西·戈德）：WASP-69b正在慢慢失去大气层，因为随着时间的推移，该行星外层大气中的轻氢和氦粒子会逃离该行星。但是这些气体粒子并没有在行星周围均匀地逃逸，而是被来自行星恒星的恒星风扫入气体尾部。像WASP-69b这样的热木星是超热的气体巨星，它们紧紧围绕着宿主恒星运行。当来自恒星的辐射加热行星的外层大气时，行星会经历光蒸发，这是一个过程，其中氢气和氦气等轻质气体被这种辐射加热并向外发射到太空中。本质上，WASP-69b的恒星会随着时间的推移从行星的外层大气中剥离气体。更重要的是，一种叫做恒星风的东西可以将这种逃逸的气体塑造成系外行星的尾部。恒星风是一股连续的带电粒子流，从恒星的外层大气或日冕向外流入太空。在地球上，太阳的恒星风与地球的磁场相互作用，可以产生像北极光这样美丽的极光。在WASP-69b上，来自其主恒星的恒星风实际上塑造了从行星外层大气中逸出的气体。因此，加州大学洛杉矶分校的天体物理学家、主要作者达科塔·泰勒将这条气态尾巴比作彗星的尾巴，而不是气体在行星周围均匀地逃逸，“强烈的恒星风可以在行星后面的尾巴上雕刻出外流”。然而，由于这条尾巴是由恒星风造成的，这意味着它会发生变化。泰勒说：“如果恒星风逐渐减弱，那么你可以想象这颗行星仍在失去一些大气层，但它并没有形成尾部。”他补充说，如果没有恒星风，从行星四面八方逃逸的气体将是球形和对称的。“但如果你加大恒星风的力度，大气层就会被雕刻成一条尾巴。”泰勒将这一过程比作微风中吹的风袋，当风刮起并充满空气时，风袋会形成更结构化的形状。Tyler和他的研究小组在WASP-69b上观察到的尾巴延伸了地球半径的7.5倍以上，即超过350000英里。但尾巴可能更长。研究小组不得不在尾巴信号消失之前结束望远镜的观测，因此这次测量是当时尾巴真实长度的下限。然而，请记住，由于尾部受到恒星风的影响，恒星风的变化可能会随着时间的推移改变尾部的大小和形状。此外，恒星风的变化会影响尾巴的大小和形状，但由于尾巴在星光照射下是可见的，恒星活动的变化也会影响尾巴观测。系外行星的尾巴仍然有点神秘，尤其是因为它们会发生变化。对系外行星尾部的研究可以帮助科学家更好地了解这些尾部是如何形成的，以及恒星和行星大气之间不断变化的关系。此外，由于这些系外行星尾部是由恒星活动形成的，它们可以作为恒星随时间变化行为的指标。这可能对科学家们有所帮助，因为他们试图更多地了解恒星的恒星风，而不是我们最了解的恒星，即我们自己的太阳。WASP-69b正在损失大量天然气，每秒约20万吨。但它正在非常缓慢地失去这种气态大气——事实上，速度如此之慢，以至于这颗行星没有被完全剥离或消失的危险。一般来说，每十亿年，这颗行星都会失去相当于地球质量的物质。WASP-69b所在的太阳系大约有70亿年的历史，所以即使大气损失的速度会随着时间的推移而变化，你也可以估计这颗行星在这段时间内损失了相当于7个地球（质量）的气体。2024年1月，由加州大学洛杉矶分校的达科塔·泰勒领导的一个科学家团队在《天体物理学杂志》上发表了一篇关于他们的发现的论文，题为“WASP-69b的逃逸包络被限制在至少7 Rp的尾部”。这篇论文中描述的观测结果是由Keck/NIRSPEC进行的（NIRSPEC是为Keck II设计的光谱仪）。 　　据美国太空网（罗伯特·李）：詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)已经在一个大约163光年远的类木星世界的大气中探测到了甲烷和水蒸气。　　天文学家通过使用这台强大的红外太空望远镜来观察太阳系外行星或“系外行星”WASP-80 b经过其母红矮星的表面，这是一个发现，它大约每3个地球日绕地球运行一次。　　到目前为止，天文学家已经在大约12颗行星的大气层中发现了水蒸气，但使用天基光谱学检测甲烷——尽管在木星、土星、天王星和海王星等太阳系世界的大气层中常见——却非常罕见。这就是包括亚利桑那州立大学地球和空间探索学院的科学家Luis Welbanks和Michael Line以及海湾地区环境研究所(BAERI)研究员Taylor Bell在内的团队现在用詹姆斯·韦伯太空望远镜所做的事情。　　威尔班克斯在一份声明中说:“这是我们第一次用肉眼在凌日系外行星光谱中看到如此明显的甲烷光谱特征，与半个世纪前在太阳系巨行星光谱中看到的光谱没有太大不同。”　　需要说明的是，这不是JWST第一次发现大气中的甲烷。例如，天文台今年早些时候在系外行星K12-18b周围发现了这样的分子。　　相关:哈勃望远镜调查附近的系外行星，发现它的地球大小　　宇宙大海捞针　　WASP-80 b被归类为“温暖的木星”，因为它不像所谓的热木星那样靠近其母星，但仍然比所谓的冷木星更近。原始的木星，我们太阳系中最大的行星，也是给这类行星命名的气态巨行星，从技术上讲是一颗“冷木星”。　　由于这种相对的接近，区分WASP-80 b和它的红矮星并不容易。事实上，这甚至是价值100亿美元的JWST的能力。这相当于从9英里(14.5公里)外看到一根头发。　　幸运的是，天文学家有办法应对这一挑战。他们基本上是等待WASP-80 b过境其轨道运行的红矮星的表面，然后观察与该行星相关的集体光谱。　　因为化学元素和分子吸收特征波长的光，观察组合光谱并将其与恒星的单独光谱进行比较，可以揭示行星大气中特定分子的独特指纹。　　“使用凌日方法，当行星从我们的角度移动到它的恒星前面，导致我们看到的星光变暗一点时，我们观察到了这个系统。这有点像当有人从一盏灯前经过时，灯光变暗了，”威尔班克斯说。　　“在这段时间里，”威尔班克斯继续说道，“行星白天/夜晚边界周围的行星大气薄环被恒星照亮，在行星大气分子吸收光线的某些颜色的光线下，大气看起来更厚，阻挡了更多的星光，与大气透明的其他波长相比，导致了更深的变暗。　　“这种方法有助于像我们这样的科学家通过观察哪些颜色的光被阻挡来了解行星的大气层是由什么组成的，”研究人员解释说。　　但是团队并没有就此止步。科学家们也使用了另一种方法来测量WASP-80 b的大气。　　　　詹姆斯·韦伯太空望远镜观测到的WASP-80 b的凌日光谱(上图)和日食光谱(下图)(图片来源:uux.cn/美国国家航空航天局)　　你越来越暖和了…在寻找甲烷的时候　　像所有的行星一样，WASP-80 b以热辐射的形式发出一些光。这种光的波长种类和强度都取决于行星的温度。　　WASP-80 b如此接近其恒星，使得这颗行星的表面温度达到1025华氏度(552摄氏度)。)相比之下，典型的热木星温度为2150华氏度(1177摄氏度)，而我们的木星温度为零下235华氏度(-148摄氏度)。　　温暖和炎热的木星也与它们的恒星潮汐锁定，这意味着它们有永远面向恒星的较热的永久“昼侧”，和永远面向太空的较冷的永久“夜侧”。　　就在WASP-80 b遮蔽其恒星之前，它的昼侧指向地球，这意味着在遮蔽期间测量来自恒星的光的下降会显示来自行星的红外光，这是其热辐射的结果。这给了天文学家“日蚀光谱”，其光吸收模式与行星大气中的分子有关。这些模式看起来像是地球发出的特定波长的光减少了。　　两全其美　　结合日食和凌日数据，研究小组可以看到WASP-80 b大气层在不同波长下阻挡和发射了多少光。然后，研究人员使用两种不同的模型来模拟WASP-80 b这样的行星的大气层在温暖的木星的极端条件下会是什么样子。　　一个模型是严格的，考虑到现有的物理和化学来确定这样一个世界中甲烷和水的含量。另一个模型更灵活，尝试了数百万种不同的甲烷和水的丰度和温度的组合，以找到最符合数据的配方。将transit和eclipse数据与两个模型进行比较，团队得出了相同的明确结论。　　他们肯定在WASP-80 b的大气中发现了甲烷。　　“在JWST之前，甲烷在很大程度上一直未被检测到，尽管人们期望用哈勃太空望远镜在甲烷本应丰富的行星上检测到它，”莱恩解释道。“这些探测的缺乏产生了一系列的想法，从碳的内在损耗到它的光化学破坏，再到深层甲烷耗尽气体的混合。”　　下一步是探索WASP-80 b的化学成分可以告诉科学家关于系外行星的特征、形成历史和演化的信息，因为它们与甲烷和水的丰度有关。这样的研究也可以让研究小组推断出大气中碳和氧的比例。这个比率是根据行星在恒星周围形成的精确位置而变化的；它可以揭示WASP-80 b是否形成于它现在所处的位置，或者它是否在朝着它的恒星迁移之前诞生于更远的地方。　　该团队还将利用已经访问过木星和土星的太空任务收集的样本和数据，将太阳系外温暖的木星大气与绕太阳运行的行星大气进行比较。　　“甲烷不仅是追踪大行星大气成分和化学成分的重要气体，而且被假设为与氧气结合，可能是生物学的标志，”威尔班克斯总结道。“可居住世界天文台是继JWST和罗曼之后的下一个美国国家航空航天局旗舰任务，它的主要目标之一是在类日恒星周围的类地行星中寻找氧气和甲烷等气体。”　　该团队的研究发表在11月22日的《自然》杂志上。