约翰霍普金斯大学 | 韦伯望远镜发现了一颗与地球大小几乎完全相同的遥远系外行星

研究人员在仔细审查了美国宇航局的凌日系外行星调查卫星(transit Exoplanet Survey Satellite)感兴趣的目标后，将注意力集中在了这颗岩石世界上。由于相机的限制和行星发出的信号很小，这颗卫星只能暗示这颗行星的存在。然而，韦伯的近红外光谱仪在去年夏天两次观测到这颗行星经过它的恒星后，清楚地证实了这颗行星。

研究人员在周三的美国天文学会年会上向媒体展示了他们的发现。

“像韦伯这样的任务是NASA有史以来最大胆的项目之一，具有独特的定位，可以回答关于我们的家园及其在宇宙中的位置的基本问题。”APL民用空间任务区域执行官、太空望远镜科学研究所前韦伯项目科学家杰森·卡里拉伊说。“韦伯上任第一年就发现了一颗地球大小的行星，这为探索岩石系外行星铺平了道路，也为将地球置于更广阔的背景下铺平了道路。”

在美国宇航局的周期1一般观察者计划下，研究人员一直在评估韦伯探测大气层的能力，特别是在地球大小的小型行星周围。

他们正在寻找有大气层和没有大气层的行星之间的普遍界限——史蒂文森说，这是一种宇宙海岸线。这样的一条线存在于我们的太阳系中，随着质量的增长，从没有空气的小行星到气体巨星周围的厚厚的大气汤。目前尚不清楚这种情况在太阳系外是否成立。

去年，该团队为一颗大型系外行星周围的二氧化碳的第一个清晰信号做出了贡献，这颗行星是木星大小的行星WASP-39b。但圣杯一直在探测地球大小的小型系外行星周围的大气，这只有韦伯能做到

Transit light graphic

来自美国宇航局詹姆斯·韦伯太空望远镜的近红外光谱仪(NIRSpec)的光曲线显示了行星于2022年8月31日凌日LHS 475恒星系统时亮度随时间的变化。LHS 475b是一颗地球大小的岩石系外行星，围绕着一颗大约41光年远的红矮星运行。这颗行星离它的恒星非常近，在两个地球日内完成一圈。韦伯的数据使这颗行星的确认成为可能。

图片来源:美国宇航局/欧洲航天局/加拿大航天局/ stsci / l。胡斯塔克(stsci)/约翰·霍普金斯apl

通过分析LHS 475b的恒星在其前面经过时发出的光，研究小组试图测量其大气的存在和组成。数据证实，这颗行星是一个地球大小的陆地世界，比我们的星球高几百度，但研究人员仍然不确定它是否有大气层。

“天文台的数据很漂亮。”天体物理学家、系外行星天文学家、APL团队成员艾琳·梅(Erin May)说。“这台望远镜非常敏感，可以很容易地探测到行星周围的一系列分子，但我们还不能对行星的大气做出任何明确的结论。”

LHS 475b环绕红矮星一周只需要两个地球日，它比太阳系中的任何一颗行星都更靠近它的恒星。如此接近太阳很容易沸腾并吹散任何大气层，但由于LHS 475b恒星的温度不到太阳的一半，研究人员预测这颗行星仍然可能有大气层。

Transition spectrum

2022年8月31日，研究人员使用美国宇航局詹姆斯·韦伯太空望远镜上的近红外光谱仪(NIRSpec)收集了地球大小的系外行星LHS 475b的透射光谱。光谱显示韦伯没有观察到任何可检测量的元素或分子。数据(白点)与没有大气的行星(黄线)的无特征光谱一致。紫色线代表纯二氧化碳大气，在目前的精度水平上，与平坦线难以区分。绿线代表纯甲烷大气，已被现有数据排除。

图片来源:美国宇航局/欧洲航天局/加拿大航天局/ l。胡斯塔克(stsci)/约翰·霍普金斯apl

APL系外行星研究员Jacob Lustig-Yaeger说，光谱使团队排除了一些可能性，比如像木星那样以氢为主的大气层，或者像土星最大的卫星土卫六那样以甲烷为主的厚厚的大气层。但这些数据仍然将研究小组置于两种可能性之间:一颗没有大气层的行星，或者一颗富含二氧化碳的行星——这是违反直觉的二分法，因为二氧化碳的质量相对较重，这阻止了它膨胀到足够容易被记录，他解释说。

区分这些可能性需要更加精确的测量。研究人员计划在明年夏天对这颗行星进行第三次观测时收集更多的光谱。他们认为，当这颗行星刚刚开始在其恒星后面运行时，在二次日食期间观察它，将使科学家能够确定这颗行星是否有云，这有助于确定这颗行星的大气是否像金星一样——多云且富含二氧化碳。

拉斯蒂格-耶格尔说:“我们处于研究小型岩石系外行星的前沿。”“我们才刚刚开始了解它们的大气层可能是什么样子。”