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GJ 1214b 的 JWST 相位曲线呈现出反射性、富含金属的大气层。

A reflective, metal-rich atmosphere for GJ 1214b from its JWST phase curve.

机构信息

Department of Astronomy, University of Maryland, College Park, MD, USA.

Department of Astronomy and Astrophysics, University of Chicago, Chicago, IL, USA.

出版信息

Nature. 2023 Aug;620(7972):67-71. doi: 10.1038/s41586-023-06159-5. Epub 2023 May 10.

DOI:10.1038/s41586-023-06159-5
PMID:37164036
Abstract

There are no planets intermediate in size between Earth and Neptune in our Solar System, yet these objects are found around a substantial fraction of other stars. Population statistics show that close-in planets in this size range bifurcate into two classes on the basis of their radii. It is proposed that the group with larger radii (referred to as 'sub-Neptunes') is distinguished by having hydrogen-dominated atmospheres that are a few percent of the total mass of the planets. GJ 1214b is an archetype sub-Neptune that has been observed extensively using transmission spectroscopy to test this hypothesis. However, the measured spectra are featureless, and thus inconclusive, due to the presence of high-altitude aerosols in the planet's atmosphere. Here we report a spectroscopic thermal phase curve of GJ 1214b obtained with the James Webb Space Telescope (JWST) in the mid-infrared. The dayside and nightside spectra (average brightness temperatures of 553 ± 9 and 437 ± 19 K, respectively) each show more than 3σ evidence of absorption features, with HO as the most likely cause in both. The measured global thermal emission implies that GJ 1214b's Bond albedo is 0.51 ± 0.06. Comparison between the spectroscopic phase curve data and three-dimensional models of GJ 1214b reveal a planet with a high metallicity atmosphere blanketed by a thick and highly reflective layer of clouds or haze.

摘要

在我们的太阳系中,没有地球和海王星之间大小的中间行星,但在其他许多恒星周围都发现了这些物体。种群统计表明,在这个大小范围内的近地行星根据其半径分为两类。有人提出,半径较大的一组(称为“亚海王星”)的特征是其大气层主要由氢组成,占行星总质量的百分之几。GJ 1214b 是一个典型的亚海王星,已经通过传输光谱广泛观测来检验这一假设。然而,由于行星大气层中存在高空气溶胶,测量到的光谱没有特征,因此没有定论。在这里,我们报告了使用詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)在中红外波段对 GJ 1214b 进行的光谱热相位曲线观测结果。白天和夜间的光谱(平均亮度温度分别为 553±9 和 437±19 K)都显示出超过 3σ 的吸收特征证据,HO 是两者中最有可能的原因。测量到的全球热发射表明,GJ 1214b 的邦德反照率为 0.51±0.06。光谱相位曲线数据与 GJ 1214b 的三维模型之间的比较表明,这颗行星的大气层具有高金属丰度,被一层厚厚的、高度反射的云层或霾所覆盖。

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