這項工作的樣本覆蓋了已知的淩日行星。六邊形表明我們樣本中的行星也在第二周期被JWST觀測到，而三角形尚未被JWST觀測計劃或批準。選定的目標已被標記。學分:uux.cn/天體物理學雜誌快報（2024年）。DOI: 10.3847/2041-8213/ad1b5c
（神秘的地球uux.cn）據堪薩斯大學（布蘭登·林奇）：對“係外行星”的研究是一個相當新的領域。係外行星是太陽係以外宇宙中所有行星的科幻名稱。主要是，像堪薩斯大學ExoLab中的那些係外行星研究人員使用來自哈勃太空望遠鏡和韋伯太空望遠鏡等太空望遠鏡的數據。每當新聞標題提供“類地”行星或有潛力支持人類的行星的發現時，它們都在談論我們銀河係內的係外行星。
堪薩斯大學係外實驗室的博士生喬納森·布蘭德剛剛在天體物理學雜誌《快報》上發表了研究結果，顯示了15顆類似海王星的係外行星的新大氣細節。雖然沒有一個可以支持人類，但更好地了解它們的行為可能有助於我們理解為什麽我們沒有一個小海王星，而大多數太陽係似乎都有一個這樣的行星。
布蘭德說:“在過去的幾年裏，我在昆士蘭大學的重點是通過一種稱為透射光譜學的技術來研究係外行星的大氣層。”“當行星淩日時，意味著它在我們的視線和它所圍繞的恒星之間移動，來自恒星的光穿過行星的大氣層，被存在的各種氣體吸收。通過捕捉恒星的光譜——讓光通過一種叫做攝譜儀的儀器，類似於讓光通過棱鏡——我們觀察到了彩虹，測量了不同成分顏色的亮度。光譜中不同的亮度或暗度區域揭示了行星大氣中吸收光的氣體。
利用這種方法，幾年前布蘭德發表了一篇關於“溫暖的海王星”係外行星TOI-674 b的論文，他在論文中提出了表明其大氣中存在水蒸氣的觀察結果。這些觀察是布蘭德的顧問伊恩·克羅斯菲爾德（Ian Crossfield）領導的一個更廣泛項目的一部分，該項目旨在觀察海王星大小的係外行星的大氣。
布蘭德說:“鑒於銀河係中比地球略大、比海王星小的行星最為常見，我們希望理解這些行星的行為。”
這篇最近的論文總結了該項目的觀測結果，結合了額外觀測的數據，以解決為什麽一些行星看起來多雲而另一些則晴朗的問題。
布蘭德說:“我們的目標是探索這些行星獨特外觀背後的物理解釋。”
布蘭德和他的合著者特別注意到係外行星往往在大氣層高處形成雲或霧靄的區域。當這種大氣氣溶膠存在時，KU的研究人員表示，霧霾會阻止光線透過大氣。
布蘭德說:“如果一顆行星的表麵正上方有一朵雲，上麵有數百公裏的晴空，星光可以很容易地穿過晴空，隻被那部分大氣中的特定氣體吸收。”“然而，如果雲的位置非常高，雲在整個電磁頻譜中通常是不透明的。雖然霧狀雲具有光譜特征，但在我們的工作中，我們利用哈勃聚焦於相對較窄的範圍，它們也產生了大部分平坦的光譜。
根據布蘭德的說法，當這些氣溶膠出現在大氣層高處時，沒有清晰的路徑讓光透過。
“有了哈勃望遠鏡，我們最敏感的單一氣體是水蒸氣，”他說。“如果我們在一顆行星的大氣層中觀察到水蒸氣，這很好地表明沒有足夠高的雲層來阻擋水蒸氣的吸收。相反，如果沒有觀察到水蒸氣，隻看到一個平坦的光譜，盡管知道行星應該有一個擴展的大氣層，這表明在更高的高度可能存在雲或霧霾。”
布蘭德領導了一個國際天文學家小組在這篇論文上的工作，包括KU的克羅斯菲爾德和德國海德堡馬克斯·普朗克研究所的合作者，勞拉·克萊德伯格領導的一個隊列，以及卡羅琳·莫利領導的德克薩斯大學奧斯汀分校的研究人員。
布蘭德和他的合著者采用了不同於以往的分析方法，他們專注於確定小海王星大氣的物理參數。相比之下，以前的分析通常涉及將單個模型光譜與觀測值進行擬合。
布蘭德說:“通常情況下，研究人員會采用一個預先計算好含水量的大氣模型，對其進行縮放和轉換，以匹配他們樣本中觀察到的行星。”“這種方法可以顯示光譜是清晰還是多雲，但無法提供大氣中水蒸氣含量或雲層位置的信息。”
相反，布蘭德采用了一種被稱為“大氣回收”的技術。
“這涉及到跨各種行星參數（如水蒸氣量和雲位置）的大氣建模，通過成百上千次模擬迭代來找到最佳配置，”他說。
“我們的檢索為我們提供了每個行星的最佳擬合模型光譜，從中我們可以計算出行星的多雲或晴朗程度。然後，我們將這些測量的清晰度與卡羅琳·莫利的另一套模型進行了比較，這讓我們看到我們的結果與類似行星的預期一致。在檢查雲和霾的行為時，我們的模型表明雲比霾更適合。
“反映雲致密性的沉積效率參數表明，觀測到的行星的沉積效率相對較低，從而導致了蓬鬆的雲。這些雲由水滴等顆粒組成，由於沉降趨勢較低，它們仍然漂浮在大氣中。”
布蘭德的發現為這些行星大氣的行為提供了見解，當他在美國天文學會最近的一次會議上提出這些發現時，引起了“極大的興趣”。
其他發現
此外，布蘭德是由克羅斯菲爾德領導的一個國際觀測項目的一部分，該項目剛剛宣布了在GJ 9827d上發現的水蒸氣。該行星位於雙魚座，與距離地球97光年的金星一樣熱。
哈勃太空望遠鏡的觀測顯示，這顆行星可能隻是銀河係中富含水的行星之一。蒙特利爾大學特羅蒂埃係外行星研究所的皮埃爾-亞曆克西斯·羅伊領導的團隊宣布了這一消息。
布蘭德說:“我們在亞海王星型行星的大氣層中尋找水蒸氣。”“皮埃爾-亞曆克西斯的論文是這項主要工作的最新成果，因為它花費了大約10或11次環繞或淩日行星的時間來進行水蒸氣探測。皮埃爾-亞曆克西斯的光譜作為我們的趨勢數據點之一進入了我們的論文，我們包括了他們提案中的所有行星和文獻中研究的其他行星，使我們的結果更加強大。在兩篇論文的過程中，我們都與他們進行了密切溝通，以確保我們使用了正確的更新結果，並準確反映了他們的發現。”