NASA的詹姆斯·韦伯太空望远镜在遥远的星球上发现了旋转的沙砾状云
研究人员用NASA的詹姆斯·韦伯太空望远镜观测，在一颗遥远行星的大气中确定了硅酸盐云的特征。在22小时的一天中，大气不断上升、混合和移动，使较热的物质上升，使较冷的物质下降。由此产生的亮度变化如此剧烈，以至于它是迄今为止已知的变化了最大的行星质量天体。由亚利桑那大学的布列塔尼·迈尔斯领导的研究团队还利用韦伯的数据非常清楚地探测到了水、甲烷和一氧化碳，并发现了二氧化碳存在的证据。这是迄今为止在太阳系以外的行星上同时发现的分子数量最多的一次。
这颗行星被编目为VHS 1256 b，距离我们大约40光年，在10,000年的周期内围绕着两颗而不是一颗恒星公转。“VHS 1256 b距其恒星的距离大约是冥王星距我们太阳距离的四倍，，这使它成为韦伯的一个很好的目标。”迈尔斯说。”这意味着这颗行星的光没有和它的恒星发出的光混合在一起。”在其大气层上层，硅酸盐云正在翻腾，温度高达1,500华氏度（830摄氏度）。
这幅插图概念化了詹姆斯·韦伯太空望远镜在系外行星VHS 1256 b的大气层中发现的漩涡云。这颗行星距离我们约40光年，围绕着两颗紧密自转的恒星公转。它的云层中充满了硅酸盐尘埃，在22小时的一天中不断上升、混合和移动。
影像来源：插图：NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI)
在这些云层中，韦伯探测到了较粗和较细的硅酸盐尘埃颗粒，它们显示在光谱上。“大气中较细的硅酸盐颗粒可能更像烟雾中的微小颗粒。”苏格兰爱丁堡大学的共同作者者贝丝·比勒指出。“较粗的颗粒可能更像非常热、非常小的沙粒。”
与质量更大的褐矮星相比，VHS 1256 b的重力较低，这意味着它的硅酸盐云可以出现在大气中，并保持在韦伯可以探测到的较高位置。它的天空如此动荡的另一个原因是它的年龄。从天文学角度来说，它还很年轻。自它形成以来，仅仅过去了1.5亿年——它将在数十亿年里继续变化和冷却。
在许多方面，研究团队认为这些发现是第一批从研究人员视为数据宝库的光谱中取出的“硬币”。在许多方面，他们才刚刚开始识别其内容。“我们已经分辨出了硅酸盐，但要更好地了解哪种颗粒大小和形状与特定类型的云相匹配，还需要大量额外的工作。”迈尔斯说。“这并不是这个星球上的最终定论——这是拟合韦伯复杂数据的大规模建模工作的开始。”
尽管该团队观察到的所有特征都已被其他望远镜在银河系其他地方的其他行星上发现，但其他研究团队通常一次只能识别一个特征。“没有其他望远镜能同时为一个目标识别出如此多的特征。”来自加州大学圣克鲁斯分校的合著者安德鲁·斯科默说。“我们在韦伯的单一光谱中看到了很多分子，这些分子详细描述了行星的动态云和天气系统。”
亚利桑那大学的布列塔尼·迈尔斯领导的研究团队利用詹姆斯·韦伯太空望远镜上的两台光谱仪，一台是近红外光谱仪（NIRSpec），另一台是中红外光谱仪（MIRI），以观察行星VHS 1256 b发出的大部分近中红外光。他们绘制的频谱，识别出硅酸盐云、水、甲烷和一氧化碳的特征。他们还发现了二氧化碳存在的证据。
影像来源： NASA, ESA, CSA, J. Olmsted (STScI); Science: Brittany Miles (University of Arizona), Sasha Hinkley (University of Exeter), Beth Biller (University of Edinburgh), Andrew Skemer (University of California, Santa Cruz)
研究团队通过分析韦伯望远镜上的两台仪器——近红外光谱仪（NIRSpec）和中红外光谱仪（MIRI）收集的光谱数据，得出了这些结论。由于这颗行星的轨道距离恒星非常远，研究人员能够直接观测到它，而不是使用凌日技术或日冕仪来获取这些数据。
在未来的几个月和几年里，随着这个团队和其他人继续筛选韦伯的高分辨率红外数据，将会有更多关于VHS 1256 b的信息。“用非常有限的望远镜时间就能获得巨大的回报。”比勒补充说。“仅仅几个小时的观测，我们就有了无限的发现潜力。”
数十亿年后，这个星球会变成什么样子？由于它离恒星很远，随着时间的推移，它会变得更冷，天空可能会从多云转为晴朗。
研究人员观测了VHS 1256 b，这是韦伯早期发布科学项目的一部分，该项目旨在帮助改变天文学界描述行星和它们形成的原行星盘的能力。
该团队的论文题为《JWST早期发布的外行星系统直接观测科学计划II：行星质量伴侣VHS 1256-1257 b的1至20微米光谱》，将于3月22日发表在《天体物理杂志快报》上。
詹姆斯·韦伯太空望远镜是世界上首屈一指的太空科学天文台。韦伯将解开我们太阳系中的谜团，展望其他恒星周围的遥远世界，探索我们宇宙的神秘结构和起源以及我们在其中的位置。韦伯是由NASA及其合作伙伴 ESA和CSA领导的一项国际计划。
参考来源：
https://www.nasa.gov/feature/goddard/2023/nasa-s-webb-spots-swirling-gritty-clouds-on-remote-planet