詹姆斯·韦伯太空望远镜对位于水瓶座 40 光年外的系外行星 TRAPPIST-1e 进行了四次凌日观测。由麻省理工学院研究人员领导的一个国际团队分析了 NIRSpec 仪器在 2023 年和 2024 年收集的数据。最近发表的结果既没有明确证实也没有排除围绕超冷矮星 TRAPPIST-1 运行的岩石行星上存在大气层。
传输光谱揭示了恒星活动引起的变化，使行星信号的分离变得复杂。该分析以 95% 的置信度排除了与金星或火星相似的富含二氧化碳的厚大气层。有两种情况仍然可行：一颗没有大气层的行星，或者一颗以氮为主的稀薄行星。
- TRAPPIST-1e 的半径是地球的 92%，接收的辐射与地球类似。
- 6.1 天的轨道周期有利于重复观测。
- 2016 年发现的系统有七颗岩石行星。
TRAPPIST-1 系统精选
TRAPPIST-1 是七颗类地行星的家园，其中三颗位于宜居带：d、e 和 f。这颗行星因其有利于液态水的热平衡而脱颖而出。
这颗超冷矮星在早期阶段会发出强烈的辐射，可能会侵蚀原始大气。火山过程可以产生具有抵抗力的次生包络层。
透射光谱技术
该方法捕捉凌日期间经大气层过滤的星光。分子吸收特定波长，产生化学特征。
JWST 在红外线下工作，非常适合检测二氧化碳、甲烷和水蒸气。监测到了 TRAPPIST-1e 的四次凌日。
恒星表面的斑点和光斑的亮度各不相同，模仿大气信号。高斯模型纠正了一些污染。
近期观察结果
数据排除了原始氢气氛，证实了之前的研究。缺乏强 CO2 信号限制了密集的选择。
裸露岩石场景符合观测到的光谱。稀薄氮气替代品也与微量其他气体兼容。
数据中的残留物表明存在残留污染或微妙的大气线索。 2-sigma 统计分析强化了排除。
明星活动挑战
像 TRAPPIST-1 这样的红矮星表现出很高的表面变化性。不均匀性使系外行星凌日的解释变得复杂。
团队申请用于区分起源的大气模型的层次结构。恒星噪声校正的进步有利于未来的目标。
TRAPPIST-1e 的可能性
如果行星具有次生大气层，则它仍具有适宜居住的潜力。氮气可以稳定气候并防止辐射。
如果没有封套，表面就会暴露在极端条件下。与 TRAPPIST-1b 相比，有更多计划的凌日来隔离信号。
JWST 的方法论进展
研究建立了活跃矮行星的协议。望远镜灵敏度可检测百万分之一的变化。
适用于数千颗编目系外行星的精炼技术。 TRAPPIST-1 是大气演化实验室。
观察性后续步骤
同时观测邻近行星可以减少恒星误差。地基望远镜补充了 JWST 数据。
像 ELT 这样的未来仪器有望提供更高的分辨率。不断增长的数据集阐明了 TRAPPIST-1e 的组成。
