天文学家绘制出热木星WASP-18b的三维温度图

https://www.dprenvip.com/wp-content/uploads/2025/10/image_5508-WASP-18b.jpgWASP – 18b是一颗热木星系外行星，距离地球约325光年。其新地图揭示了该行星大气存在明显的温度区域，其中一个区域温度极高，甚至能分解水蒸气。
WASP – 18b的地图是首次运用一种名为3D日食测绘，即光谱日食测绘的技术绘制而成。这项研究基于该团队成员2023年发布的二维模型，该模型展示了日食测绘利用美国国家航空航天局/欧洲航天局/加拿大航天局詹姆斯·韦伯太空望远镜进行高灵敏度观测的潜力。
马里兰大学和亚利桑那州立大学的天文学家梅根·韦纳·曼斯菲尔德博士表示：“这项技术是唯一能够同时探测纬度、经度和高度这三个维度的技术。这使我们对这些天体的研究能达到前所未有的细节水平。”
利用这项技术，天文学家如今可以开始为许多韦伯望远镜能观测到的类似系外行星绘制大气变化图，就像地基望远镜很久以前观测木星的大红斑和带状云结构一样。
康奈尔大学和马里兰大学的天文学家瑞安·查勒纳博士说：“日食测绘使我们能够对因宿主恒星过于明亮而无法直接观测到的系外行星进行成像。借助这台望远镜和这项新技术，我们可以像了解太阳系内的行星一样，开始了解系外行星。”
探测系外行星本身就很困难，它们发出的光通常不到宿主恒星亮度的1%。日食测绘需要在行星绕到恒星后方时，测量其总亮度的微小部分，在此过程中行星会遮挡并露出恒星的部分区域。
科学家可以将光线的微小变化与特定区域联系起来，生成亮度图。若以多种颜色进行绘制，该图就能转化为包含纬度、经度和高度的三维温度图。查勒纳博士说：“你要寻找行星微小部分消失和重新出现时的变化，因此极具挑战性。”
WASP – 18b质量约为木星的10倍，公转周期仅23小时，温度接近2760摄氏度（5000华氏度），提供了相对较强的信号，是这项新测绘技术的理想测试案例。
早期的二维地图使用单一光波长即单一颜色，而三维地图则利用韦伯望远镜的近红外成像仪和无缝光谱仪（NIRISS）仪器，对相同观测数据在多个波长下重新进行分析。
查勒纳博士说：“每种颜色对应WASP – 18b气态大气中不同的温度和高度，将它们拼凑在一起就能创建三维地图。如果在水吸收的波长下绘制地图，就能看到大气中的水层，而水不吸收的波长则能探测到更深层。将这些结合起来，就能得到该大气温度的三维地图。”
新视图从光谱上证实了WASP – 18b可见白昼面存在不同区域，这些区域温度不同，化学成分可能也不同。由于潮汐锁定轨道，该面始终朝向恒星。
这颗行星有一个圆形“热点”，此处恒星直射光最强，且风似乎不足以重新分配热量。热点周围是靠近行星外边缘即边缘区域的较冷“环”。
值得注意的是，测量结果显示热点区域的水蒸气含量低于WASP – 18b的平均水平。查勒纳博士说：“我们认为这证明该区域温度过高，开始分解水。这在理论上已有预测，但能通过实际观测看到，真的很令人兴奋。”
“更多的韦伯望远镜观测有助于提高首张3D日食地图的空间分辨率。这项技术已经可以帮助绘制其他热木星的温度图，在迄今确认的6000多颗系外行星中，热木星有数百颗。”
曼斯菲尔德博士说：“终于有工具能如此详细地观测和绘制另一颗行星的温度，这非常令人兴奋。这使我们有可能将这项技术应用于其他类型的系外行星。例如，如果一颗行星没有大气，我们仍可利用该技术绘制其表面温度图，从而了解其成分。”
“尽管WASP – 18b的情况更具可预测性，但我相信我们将有机会看到前所未有的情况。”WASP – 18b的地图发表在《自然·天文学》杂志的一篇论文中。