包括麦吉尔教授NicolasCowan在内的天文学家团队揭开了系外行星HAT-P-18b的神秘大气层，揭示了其有趣的气体、云层混合物，甚至恒星活动的影响

炽热土星及其斑点恒星的秘密被解开

系外行星，即位于太阳系之外的行星，吸引着科学家和公众，有望揭示不同的行星系统和潜在的宜居世界。尽管与我们的地球非常不同，但距离恒星非常近的大型气态巨行星已被证明是詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)等望远镜的理想测试目标，以完善天文学家了解系外行星的方法。

其中一颗行星是HAT-P-18b，这是一颗距离500光年远的“热土星”型行星，其质量与土星相似，但大小更接近较大的木星。这使得这颗系外行星拥有了一种特别适合分析的膨胀大气层。

在麦吉尔大学Trottier系外行星研究所和蒙特利尔大学(UdeM)研究人员的带领下，天文学家团队利用革命性的韦伯望远镜的力量来研究HAT-P-18b。他们的研究结果详细发表在《皇家天文学会月刊》(MNRAS)杂志上，全面描述了炎热的土星大气层，同时深入研究了区分大气信号和恒星活动的复杂性。

“詹姆斯·韦伯太空望远镜提供的系外行星观测非常精确，以至于我们对它们的主恒星的了解受到了限制。幸运的是，这些相同的数据——尤其是加拿大制造的NIRISS仪器——使我们能够测量恒星在麦吉尔大学地球与行星科学系教授尼古拉斯·考恩(NicolasCowan)说：“我们的观测并对其进行纠正，这样我们就可以准确地弄清楚这些行星的大气层中存在什么。”

掠过一颗斑点星

韦伯望远镜的观测是在系外行星HAT-P-18b从其类太阳恒星前面经过时进行的。这个时刻被称为凌日，对于以令人惊讶的精度探测和进一步描述数百光年外的系外行星至关重要。天文学家没有观测到这颗遥远行星直接发出的光。相反，他们正在研究中心恒星的光线如何被绕其运行的行星阻挡和影响。

因此，系外行星搜寻者必须应对挑战，区分由行星存在引起的信号和由恒星自身特性引起的信号。就像我们的太阳一样，恒星也没有均匀的表面。

它们可以有暗星点和明亮区域，产生模仿行星大气属性的信号。UdeM博士最近对系外行星TRAPPIST-1b及其恒星TRAPPIST-1进行了一项研究。学生奥利维亚·林(OliviaLim)目睹了恒星表面的喷发或耀斑，这影响了他们的观测。

以HAT-P-18b行星为例，韦伯在这颗系外行星经过其恒星HAT-P-18上的一个黑点时捕捉到了它。这被称为点交叉事件，其影响在研究收集的数据中很明显。研究小组还报告称，HAT-P-18b表面还存在许多其他星点，这些星点没有被系外行星遮挡。

为了准确确定系外行星的大气成分，研究人员确定有必要同时对行星大气和恒星的特性进行建模。他们表示，这种考虑对于处理JWST未来的系外行星观测以充分发挥其潜力至关重要。

灼热气氛中的H2O、CO2和云

在对HAT-P-18系统中的系外行星和恒星进行仔细建模后，天文学家团队对HAT-P-18b的大气成分进行了细致的剖析。

通过检查系外行星经过其主恒星时穿过其大气层的光线，研究人员发现了水蒸气(H2O)和二氧化碳(CO2)的存在。研究人员还检测到可能存在钠。

更有趣的是，研究小组在HAT-P-18b的大气层中观察到云层的强烈迹象，这似乎削弱了许多分子的信号。他们还得出结论，恒星的表面被许多黑点覆盖，这些黑点可以显着影响数据的解释。

约翰·霍普金斯大学的一个团队领导的对JWST数据的早期分析也揭示了对水和CO2的清晰检测，但也报告称在高海拔地区检测到了称为雾霾的小颗粒，并发现了甲烷(CH4)的迹象。。

蒙特利尔大学天文学家的工作首次将恒星的表面特征与行星的大气层一起考虑，揭示了一幅不同的画面。CH4检测并未得到证实，他们测定的水丰度比之前发现的要低十倍。

他们还发现，之前研究中检测到的雾霾可能是由恒星表面的星斑引起的，这凸显了在分析中考虑恒星的重要性。

虽然水、二氧化碳和甲烷等分子以一定比例或与其他分子结合可以被解释为生物特征或生命迹象，但HAT-P-18b接近600摄氏度的灼热温度并不是一个好兆头。地球的宜居性。

本研究中使用的JWST数据是由加拿大制造的NIRISS(近红外成像仪和无缝光谱仪)仪器收集的，该仪器为天文学家提供了无与伦比的能力，可以将HAT-P-18b的许多大气特征与一种大气特征区分开来。其他。

结果表明，在NIRISS仪器波长范围内对远可见光到近红外进行观测对于解开来自行星大气层和恒星的信号至关重要。JWST的另一台仪器近红外光谱仪(NIRSpec)的未来观测将有助于完善团队的结果，例如CO2检测，并进一步揭示这颗炽热土星系外行星的复杂性。