熔岩行星TOI-561 b似乎在强烈的恒星辐射下仍保留着能够反射大量光线的大气层。滑铁卢大学于10月26日介绍了相关研究,科学日报也于10月27日刊登了伯明翰大学提供的材料。这些观测进一步支持此前关于该行星存在大气的证据,但还没有确定其中究竟含有哪些气体,也没有直接鉴定那些可能存在的矿物云。此次研究并不是首次提出该行星具有大气,而是利用更完整的轨道观测,对此前证据作进一步检验,关注大气如何在极端条件下存在。
滑铁卢大学的莉萨·当及其合作者使用詹姆斯·韦布空间望远镜,连续观测这颗行星37小时,覆盖了它绕恒星运行的近四个完整周期。研究刊于《天文学杂志》,相关论文的预印本自8月起已经公开,因此近期报道介绍的是已开展研究的结果,并不意味着望远镜在报道当天才完成观测。团队追踪了行星沿轨道运动时亮度和热辐射的变化。这种称为相位曲线的方法,可以帮助研究者分析行星如何分配所接收的能量。研究人员不只考察受恒星照亮的一面,也利用行星在轨道上不同位置呈现的信号,查看背光半球的热辐射。
此前观测显示,行星白昼面的温度低于裸露、暗色岩石在相同条件下的预期。热量向永久背对恒星的黑夜半球输送,可以解释部分温度差异,但新的夜面测量无法解释全部差异。滑铁卢大学表示,这意味着行星必须反射约四分之三的入射星光,反射程度与金星相近,同时还有热量在行星表面不同区域间传递。夜面的测量因此帮助区分了反射与热量输送的作用:一部分能量可能随热量转移到其他区域,而另一部分则可能在被行星吸收以前就反射回太空。
研究人员将观测结果与气候模拟进行比较。论文提出,二氧化硅和硅酸镁形成的云层,可能解释如此高的反射率;在受光一侧、靠近昼夜交界处,模拟显示存在适合这些云形成的条件。研究中的云层解释来自观测与气候计算的对照:研究人员考察这些矿物云能否反射足够的恒星光线,从而解释白昼面为何比暗色裸岩模型预测的更冷,而不是把模型结果等同于对云层本身的直接探测。不过,这些是模型支持的可能性,并非对云层化学组成的直接鉴定。这项发现挑战了一种预期:如此强烈的辐射应当使这类岩石世界失去厚重大气。反射现象及云层假说的证据强度需要明确区分。模拟所指向的两种矿物成分,是解释观测信号的候选材料,不能视为望远镜已经直接确认的云层组成。
大气的具体组成以及它为何能够长期存在,仍是尚未解决的问题。滑铁卢大学列出的可能成分包括二氧化碳和二氧化硫,熔融内部释放的气体也可能持续补充大气。当表示,利用韦布在更长波长开展观测,可能有助于区分这些情景。接下来的科学任务是检验所提出的化学解释,并说明这颗极端行星如何维持其气体包层。现有研究尚不能对这两个问题给出确定答案。即使有证据显示气体包层存在,也仍需区分它可能含有的不同气体,并检验来自熔融内部的持续补充能否解释其长期维持。
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