中国科研团队揭示热木星大气晨昏不对称性

中国科研团队在系外行星大气研究方面取得重要进展，揭示了热木星WASP-39 b大气层晨昏不对称的现象。以下是具体介绍：研究背景：系外行星大气研究对理解行星形成、演化和宜居性具有重要意义。受大气环流影响，系外行星晨昏两侧大气可能在温度、成分和气溶胶特性上存在显著差异。WASP-39 b是一颗温热的土星质量行星，围绕距离地球约700光年的G型恒星运行，轨道周期约为4天，平衡温度约为900℃，其大气层膨胀且相对通透，是研究系外行星大气成分的理想目标。此前詹姆斯·韦布空间望远镜对该行星进行详细观测，在其大气中探测到水、二氧化硫、二氧化碳等多种分子，但早期研究采用传统一维大气模型，未能充分探究行星晨昏大气不对称现象。研究方法：由中国科学院紫金山天文台领衔的研究团队利用詹姆斯·韦布空间望远镜数据，采用创新的二维大气反演模型。基于WASP-39 b的系统特性，构建了4种二维透射光谱模型并与传统一维方法进行对比。其中两种模型创新性地融入基于浅水模拟的动力学约束，为晨昏温度差异提供物理上合理的约束条件。研究结果：确认了热木星WASP-39 b存在显著的晨昏大气不对称现象，即晨间区域温度较低、多云且雾霾散射较强，而傍晚区域温度更高且相对晴朗。研究还发现，二维框架内无约束模型反演出的晨昏温差大于引入动力学约束模型，且大于独立晨昏光谱反演所得到的温差，不过无约束模型结果能更好地拟合CO₂光谱特征。同时，研究表明晨昏大气中拥有一致的碳氧比（C/O），但云和霾性质差异显著。研究意义：该研究团队首次将动力学约束引入系外行星大气晨昏不对称的研究中，为理解系外行星大气环流和成分与气溶胶分布提供了全新视角。这一研究方法为今后对更多热木星样本的研究提供了新途径，有助于深入了解这类行星的大气晨昏不对称现象，也有望提高詹姆斯·韦布空间望远镜和其他天文设施对系外行星大气特性评估的准确性。