美国国家航空航天局的韦伯研究遥远世界WASP-39b的永恒日出和日落
（蜘蛛网eeook.com）据美国宇航局：使用美国国家航空航天局詹姆斯·韦伯太空望远镜的研究人员终于证实了模型之前的预测：一颗系外行星在其永恒的早晨和永恒的傍晚大气层之间存在差异。WASP-39b是一颗巨大的行星，直径是木星的1.3倍，但质量与土星相似，围绕一颗距离地球约700光年的恒星运行，与母恒星潮汐锁定。这意味着它有一个恒定的白天和黑夜——行星的一侧总是暴露在恒星下，而另一侧总是笼罩在黑暗中。
天文学家利用韦伯的近红外光谱仪（NIRSpec）证实了WASP-39b上永恒的早晨和永恒的夜晚之间的温差，夜晚的温度大约高出300华氏度（约200摄氏度）。他们还发现了不同云层覆盖的证据，地球上永远的早晨部分可能比晚上多云。
图片A：艺术家概念WASP-39b
这位艺术家的概念展示了基于美国国家航空航天局詹姆斯·韦伯太空望远镜以及其他太空和地面望远镜的间接凌日观测，系外行星WASP-39b的样子。韦伯的近红外光谱仪（NIRSpec）收集的数据显示了这颗行星永恒的早晨和傍晚大气之间的变化。图像：美国国家航空航天局、欧洲航天局、加拿大航天局、R.Crawford（STScI）
天文学家分析了WASP-39b的2至5微米透射光谱，这是一种研究系外行星终结者的技术，终结者是分隔行星白天和夜晚的边界。透射光谱是通过将行星在恒星前方移动时通过行星大气层过滤的星光与行星在恒星旁边时检测到的未过滤的星光进行比较而得出的。在进行比较时，研究人员可以获得有关地球大气层的温度、成分和其他特性的信息。
太空望远镜科学研究所的系外行星研究员、该研究的主要作者Néstor Espinoza说：“WASP-39b已成为韦伯研究系外行星大气的基准行星。”。“它有一个膨胀、蓬松的大气层，所以来自穿过行星大气层的星光的信号非常强。”
之前发表的WASP-39b大气的韦伯光谱揭示了二氧化碳、二氧化硫、水蒸气和钠的存在，代表了整个昼夜边界——没有详细尝试区分一侧和另一侧。
现在，新的分析从终结者区域构建了两个不同的光谱，基本上将昼夜边界分为两个半圆，一个来自晚上，另一个来自早上。数据显示，晚上明显更热，灼热的1450华氏度（800摄氏度），早上相对凉爽的1150华氏度（600摄氏度）。
图B：透射光谱
这张透射光谱是使用韦伯的NIRSpec（近红外光谱仪）PRISM亮物体时间序列模式捕获的，显示了被热气巨型系外行星WASP-39b大气阻挡的不同波长（颜色）的近红外星光的数量。光谱显示了水和二氧化碳的明确证据，以及系外行星早晚温度的变化。图像：美国国家航空航天局、欧洲航天局、加拿大航天局、R.Crawford（STScI）
埃斯皮诺萨说：“我们能够解析出这种微小的差异，这真的很令人震惊，这得益于韦伯在近红外波长上的灵敏度及其极其稳定的光度传感器。”。“在收集数据时，仪器或天文台的任何微小移动都会严重限制我们进行这种检测的能力。它必须非常精确，而韦伯就是这样。”
对获得的数据进行广泛的建模也使研究人员能够研究WASP-39b大气的结构、云层覆盖以及为什么晚上更热。虽然该团队未来的工作将研究云层覆盖如何影响温度，反之亦然，但天文学家证实，行星周围的气体循环是WASP-39b温差的主要罪魁祸首。
在像WASP-39b这样高度辐射的系外行星上，其轨道相对靠近其恒星，研究人员通常预计气体会随着行星围绕其恒星旋转而移动：白天较热的气体应该通过强大的赤道急流在晚上移动到夜晚。由于温差非常大，气压差也会很大，这反过来会导致风速很高。
图C：交通灯曲线
美国国家航空航天局詹姆斯·韦伯太空望远镜的近红外光谱仪（NIRSpec）的光曲线显示了当行星经过恒星时，恒星系统的亮度随时间的变化。这一观察是使用NIRSpec的明亮物体时间序列模式进行的，该模式使用光栅来分散来自单个明亮物体（如WASP-39b的主星）的光，并以设定的时间间隔测量每个波长的光的亮度。图像：美国国家航空航天局、欧洲航天局、加拿大航天局、R.Crawford（STScI）
使用大气环流模型，类似于用于预测地球天气模式的三维模型，研究人员发现，在WASP-39b上，盛行风可能从夜晚穿过早晨的终结者，绕过白天，穿过傍晚的终结者，然后绕过夜晚。因此，终结者的早晨侧比傍晚侧凉爽。换言之，早晨一侧受到夜间冷却的空气风的冲击，而傍晚一侧则受到白天加热空气风的袭击。研究表明，WASP-39b上的风速可达每小时数千英里！
埃斯皮诺萨补充道：“这项分析也特别有趣，因为你正在获得以前没有的关于这个星球的3D信息。”。“因为我们可以看出傍晚边缘更热，这意味着它有点蓬松。所以，理论上，在接近地球夜侧的终结者处有一个小膨胀。”
该团队的研究结果已发表在《自然》杂志上。
作为Webb Cycle 2 General Observers Program 3969的一部分，研究人员现在将使用相同的分析方法来研究其他潮汐锁定的热木星的大气差异。
WASP-39b是韦布在2022年开始常规科学行动时分析的首批目标之一。这项研究中的数据是根据早期发布科学计划1366收集的，该计划旨在帮助科学家快速学习如何使用望远镜的仪器，并充分发挥其科学潜力。
詹姆斯·韦伯太空望远镜是世界上首屈一指的空间科学天文台。韦伯正在解开太阳系的谜团，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。韦伯是美国国家航空航天局及其合作伙伴欧洲航天局和加拿大航天局领导的一个国际项目。
