WASP-96 b是一颗炽热的气态巨行星，质量不到木星的一半，半径约为木星的1.2倍，以约3.4天的周期围绕一颗距离我们约1150光年的类太阳恒星运动。这颗行星的轨道离主星非常近，只有约0.043 AU，比水星和太阳之间的距离还近得多，因此行星的环境很热。

WASP-96 b于2014年通过地面观测SuperWASP发现，并获得了HST、Spitzer等空间项目和VLT等地基望远镜的观测。此前的观测对这颗行星进行了钠原子丰度的精确测量，显示出与晴朗无云大气模型一致的吸收特征，并检测到了水分子的存在。WASP-96 b具有大体积、短周期等特征，且是晴空特征最明显的热木星之一，是行星大气观测的理想目标，引起了研究者们的广泛注意。

行星经过主星前方时，会遮挡住部分的恒星光，导致恒星亮度周期性变暗，这可以通过恒星的光变曲线来表征。JWST的近红外成像仪和无缝光谱仪（NIRISS）得到了WASP-96恒星系统的凌星光变曲线，如图1所示，行星的凌星深度（行星遮挡恒星光的百分比）只有不到1.5%。通过高精度的光变曲线观测，可以进一步完善现有的观测结果，对行星的半径、凌星时长、轨道信息等给出更加准确的测定。

图1. JWST的NIRISS仪器观测到的WASP-96 b的凌星光变曲线。观测模式为单目标无缝光谱(SOSS)的时序观测，总观测时间为6小时23分钟，获得了280次单独的光度测量数据。凌星深度约为1.5%。图片来自WEBB Space Telescope.

行星凌星时，恒星光穿过行星大气层，受到行星大气的消光作用，表现出与波长相关的吸收特征，这可以通过行星的透射光谱来表征。通过研究行星的透射光谱，我们可以推断出行星大气的气体组成、温度结构、云霾存在等。JWST的NIRISS仪器观测了WASP-96 b从0.6（可见光）到2.8 微米（近红外）的透射光谱，如图2所示，凌星深度从1.36%到1.47%不等。这是迄今为止获得的最详尽的系外行星红外透射光谱，在2022年7月12日作为JWST的5张首批公开图像之一发布，并且是这批发布中唯一不是彩图的光谱数据。

对光谱的初步分析显示，WASP-96 b的大气中存在水分子吸收的明确特征。短波部分的斜率显示出大气中可能有雾霾的存在。水的吸收峰弱于预期，表明WASP-96 b的大气中可能有云的存在，抑制了水分子的吸收特征。由于此前的观测认为这颗行星的大气中不存在云，这是一个令人惊喜的结果！光谱还显示出这颗行星的大气温度约为1005 K。

图2. JWST的NIRISS仪器SOSS模式观测到的WASP-96 b的透射光谱，凌星深度为1.36% - 1.47%。蓝色曲线是最佳拟合的光谱模型，标记出的4个突出峰代表了水的吸收。光谱显示出水的明确吸收特征，雾霾的迹象，以及未预期到的云的存在。图片来自WEBB Space Telescope.

由于JWST先进的设计，NIRISS可以达到千分之一微米量级的波长分辨率，并能探测出这些波长位置处约0.02%水平我b的亮度差异，有能力对系外行星的大气进行详尽的观测。在接下来的一年中，研究人员将对数十个系外行星进行光谱分析，将为行星大气领域带来更多突破性的进展。

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供稿来源：南京大学天文与空间科学学院

编译：王婉好

审校：谢基伟

来源: 江苏省天文学会