核心概念
通過地面高解析度光譜學,首次在超高溫木星 WASP-33b 的夜晚側探測到 CO 吸收,證實其夜晚側大氣沒有溫度逆增層,並暗示了由東向噴射流造成的熱量傳輸。
文獻資訊:
Mraz, G., Darveau-Bernier, A., Boucher, A., et al. 2024, Out of the Darkness: High-resolution Detection of CO Absorption on the Nightside of WASP-33b, arXiv:2410.11060v1
研究目標:
本研究旨在利用高解析度光譜學,探測超高溫木星 WASP-33b 夜晚側大氣的 CO 吸收現象,並藉此研究其大氣溫度結構和熱量傳輸機制。
研究方法:
研究團隊利用加拿大-法國-夏威夷望遠鏡 (CFHT) 上的近紅外光譜偏振儀 (SPIRou) 對 WASP-33b 進行了五個夜晚的觀測,其中包括三次凌星前的觀測和兩次凌星後的觀測。他們使用 STARSHIPS 數據分析流程,對觀測數據進行了處理和分析,並利用交叉相關方法和模型擬合,探測 CO 吸收信號並推導大氣參數。
主要發現:
研究團隊在 WASP-33b 凌星後的觀測數據中,以 6.6σ 的顯著性探測到 CO 吸收信號,這是迄今為止地面望遠鏡對系外行星夜晚側熱輻射最強烈的探測。
凌星前的觀測數據中沒有探測到明顯的 CO 吸收信號,但發現了可能的 CO 發射信號,可能來自於 WASP-33b 白晝側。
模型擬合結果顯示,WASP-33b 夜晚側大氣的溫度低於 2700 K,與先前利用史匹哲太空望遠鏡觀測到的結果一致。
主要結論:
WASP-33b 夜晚側 CO 吸收信號的探測,證實了預期中的垂直大氣結構:受恆星輻射照射的白晝側存在溫度逆增層,而未受照射的夜晚側則沒有。
夜晚側黃昏時分探測到 CO 吸收,而黎明時分則沒有,這表明熱量可能通過赤道噴射流從白晝側向夜晚側傳輸。
研究意義:
本研究是首次利用地面高解析度光譜學,在系外行星夜晚側探測到 CO 吸收,證明了該方法在研究系外行星大氣方面的巨大潛力。
研究結果為理解超高溫木星的大氣結構、熱量傳輸和化學組成提供了重要線索。
研究限制和未來方向:
本研究僅探測到 CO 一種分子,未來需要觀測更多分子以更全面地了解 WASP-33b 的大氣組成。
未來可以利用更先進的模型,對 WASP-33b 的三維大氣結構和熱量傳輸進行更精確的模擬。
統計資料
WASP-33b 的軌道週期為 1.2 天。
WASP-33b 的半徑為 1.6 個木星半徑。
WASP-33b 的夜晚側溫度估計低於 2700 K。
研究團隊對 WASP-33b 進行了五個夜晚的觀測,總計 14.25 小時。
CO 吸收信號在凌星後的觀測數據中以 6.6σ 的顯著性被探測到。