哈勃太空望遠鏡發現WASP-121b系外行星存在大規模氣旋和其它動態天氣活動

透過結合美國太空總署哈勃太空望遠鏡多年的觀測以及使用電腦建立模形，天文學家發現在 880 光年外的一顆木星大小的熾熱行星上，存在大規模氣旋和其它動態天氣活動的證據。

這顆外行星名為WASP-121b，是一顆熱木星。它的質量是木星的1.2倍，半徑約為木星的1.9倍。由於它距離恆星非常近，因此它的大氣層頂部被加熱至攝氏2,500度，足以使某些金屬沸騰。

在過去的幾十年裡，對太陽系鄰近行星的詳細望遠鏡和太空船觀測顯示，它們的湍流大氣層不是靜態的，而是不斷變化的，就像地球上的天氣一樣。這種變化也應該適用於其它恆星周圍的行星。但需要大量詳細的觀察和計算模型才能真正測量這些變化。

為了實現這一發現，一個國際天文學家團隊收集並重新處理了哈勃太空望遠鏡在 2016 年、2018 年和 2019 年對 WASP-121 b 的觀測結果。

他們發現這顆行星有一個動態的大氣層，隨著時間的流逝而改變。該團隊使用複雜的建立模形技術來證明這些劇烈隨時間變化的現象，可以透過系外行星大氣中的天氣模式來解釋。

研究小組發現 WASP-121 b 的大氣層在觀測結果之間顯示出顯著差異。最引人注目的是，由於系外行星的面向恆星的一面和黑暗的一面之間存在巨大的溫差，可能會出現大規模的天氣鋒、風暴和大規模氣旋，這些鋒面、風暴和氣旋會反覆產生和破壞。透過光譜測量，他們還檢測到系外行星最熱區域和行星上最接近恆星的點之間存在明顯的偏移，以及系外行星大氣化學成分的變化。

研究小組透過使用電腦模型來幫助解釋觀察到的系外行星大氣層的變化，得出了這些結論。「我們的系外行星大氣模擬的非凡細節使我們能夠準確地模擬像WASP-121 b 這樣的超熱行星上的天氣，通過將觀測限制與大氣模擬相結合，我們向前邁出了重要的一步，以了解這些行星上隨時間變化的天氣。」

該團隊的主要研究人員之一、位於美國馬利蘭州（Maryland）巴爾的摩（Baltimore）太空望遠鏡科學研究所（Space Telescope Science Institute）的歐洲太空總署研究員昆汀·陳更特（Quentin Changeat）說：「隨著我們在觀測系外行星上的天氣模式方面取得進展，這是一個非常令人興奮的結果。研究系外行星的天氣對於了解其他星球上系外行星大氣的複雜性至關重要，特別是在尋找具有宜居條件的系外行星時。」

【圖、文：節譯自美國太空望遠鏡科學研究所2024年1月4日新聞公佈】研究全文刊登在2024年1月2日出版的 arXiv 論文預印本網站；標題是：Is the atmosphere of the ultra-hot Jupiter WASP-121b variable?