第一張全球溫度圖 探測異常的「熱海王星」

科學家們為TESS發現的行星創建了第一張全球溫度圖，這是一顆被稱為LTT 9779b的「熱海王星」。剛剛發布的兩篇論文中的第一篇還指出，這是TESS行星的首次光譜大氣特徵。這使得這個不尋常的發現（主要作者伊恩·克羅斯菲爾德稱其為「不應該存在的行星」）成為未來工作的有用測試用例，因為要找到生活世界的生物特徵的目標就必須實現， LTT 9779b等地方。更熱，更大，更容易辨認的行星的大氣層使我們磨練技術並教會我們如何進行。

克羅斯菲爾德提到行星稀有性的事實是，很少有像這樣的世界靠近它們的恆星出現，這可能是因為它們的質量足夠低，以至於靠近恆星會導致大氣蒸發。我們在系外行星搜尋之初就開始發現像「熱木星」之一這樣的大型氣體巨人，可以掛在大氣層上，緊緊靠近恆星，但是較小的世界可能會失去其氣體，成為一個無空氣的巖石場所。

昨天在堪薩斯大學的Crossfield博士的一封電子郵件中，他的研究背景是：

關於LTT9779b，最讓我們感到驚訝的是，這顆行星的大氣似乎與較大的天然氣巨頭截然不同。當今的一個主要理論是，對於行星的過渡而言，溫度是決定行星大氣成分和結構的最重要的單個因素。但是，儘管我們的海王星高溫與以前研究過的許多大「木星」溫度相同，但其大氣看起來卻大不相同。LTT 9779b是第一個真正熱的海王星，具有可測量的大氣光譜和相位曲線。我們希望它將成為即將到來的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡研究這類物體的原型。但是，如果我們學到了一件事，那就是新系外行星總會找到使我們感到驚訝的方法。

圖片：這位畫家的印象顯示LTT 9779系統大致按比例繪製，左側為熱海王星大小的行星，右側為附近明亮的恆星。基於該行星的強烈輻照，從行星流出的物質的蹤跡是假設的，但很可能。圖片來源：Ethen Schmidt | 堪薩斯大學。

那麼LTT 9779b必須教我們什麼？克羅斯菲爾德（Crossfield）及其同事向我們展示了一顆如此接近恆星的行星，其溫度達到1650℃。該團隊使用Spitzer數據進行相位曲線分析，以了解大氣。物體的相位曲線描述了其亮度與相位角的關係，科學家們在行星繞其軸旋​轉360度時測量紅外光。在KU新聞稿中，Crossfield添加了：

「紅外光可以告訴您某物的溫度以及地球上最熱和最冷的部分所在的位置-在地球上，中午不是最熱；下午幾個小時最熱。但是在這個星球上，實際上是正午時分才最熱。當恆星直立在頭頂上方時，我們會看到大部分紅外光來自行星的一部分，而來自行星其他部分的紅外光則少得多。」

關於此方法的更多信息：從運行中的行星反射回來的光的比例在其運行期間根據行星相對於恆星的位置而變化，如下圖所示。整理這些信息使我們可以研究從白天到夜晚的熱傳遞。相曲線分析可用於推斷雲的存在，甚至可以提取有關雲成分的數據。這種分析是針對熱木星進行的，但正如Crossfield等人（2003年）所做的那樣。論文指出，有關LTT 9779b的工作將我們帶入了新的領域，因為「對於任何類似的行星，都沒有紅外相位曲線數據（即，在LTT 9779b的質量的三分之一和其溫度的二分之一之內）。」

圖片：研究太陽系外行星的相位曲線方法。根據行星相對於其恆星的位置，望遠鏡收集的總光線將包括從行星反射的不同比例的光，其方式與我們體驗月相的方式類似。當行星從視野中隱藏時，它在稱為次蝕的階段沒有反射光，而在此階段前後不久，它反射了一些光。除此之外，當行星在恆星前方傳播時，它會阻擋一部分光線。信用：ESA。

鉛會在LTT 9779b的氣氛中融化，正如Crossfield所指出的，在一天不到24小時的環境中，鉑，鉻和不鏽鋼也會融化。合著者尼古拉斯·科萬（Nicolas Cowan）（系外行星研究所和麥吉爾大學）參與了熱相曲線測量的解釋：

「這顆行星比我們預期的要涼爽得多，這表明它正在反射掉入射的大部分星光，可能是由於白天的雲層所致。這個星球也沒有將大量的熱量傳遞到它的夜晚，但是我們認為我們理解：被吸收的星光很可能在大氣中被吸收得很厲害，從那裡能量很快就被輻射回了太空。」

數據顯示表明一氧化碳和/或二氧化碳的光譜吸收特徵。該信息以及從相位曲線數據中得出的全球溫度圖，可以推斷出大氣環流。關於地球的第二篇論文通過次食觀測研究了大氣。第二篇論文的主要作者是黛安娜·德拉戈米爾（Diana Dragomir）（新墨西哥大學），克羅斯菲爾德（Crossfield）是合著者（以下引用）。

圖片：這位畫家的印象是LTT 9779b靠近它運行的恆星，並突出了該行星白天的超高溫（2000開爾文）和非常烘烤的夜晚（約1000 K）。圖片來源：Ethen Schmidt | 堪薩斯大學。

隨著主要的TESS兩年任務即將完成，我們將完成85％的天空觀測，以尋找行星經過附近恆星的過程。與Crossfield等人（2007年）相比，LTT 9779b在迄今為止接受調查的行星中脫穎而出。結論中的紙質筆記：

LTT 9779b仍然是同類產品中最好的目標之一，即在高度輻射的熱海王星中，它們非常適合進行熱發射測量，因此它很可能仍是同類中最容易表徵的系外行星之一。LTT 9779b和其他類似行星的未來相位曲線和日食觀測將為下一代海王星大小行星的全球環流建模提供動力，並支持JWST，ARIEL和未來觀測站對許多此類天體的類似觀測。

這裡有很多要探討的問題，包括確定為什麼從地獄的白天將相對較少的熱量傳遞到夜間。這裡信號的強度是關鍵優勢，這使世界成為我們將在一天之內使用的探測生物特徵的探測技術的極好的突破。