系外行星GJ 504b在可见光下呈粉红色调,因此被天文爱好者称为"粉红行星"。2013年首次被发现以来,这颗行星的大气成分一直是个谜——它的母星光芒太强,地面望远镜难以捕捉到行星本身发出的微弱信号。James Webb太空望远镜(JWST)的最新观测终于揭开了谜底,而结果出乎所有人的意料。
研究团队由美国西北大学的Aneesh Baburaj领导,利用JWST的近红外光谱仪对GJ 504b进行了观测。整个过程仅用了约两小时,就获得了此前多个团队用大型地面望远镜观测一整晚都无法获得的光谱数据。"当我们终于拿到光谱时,它立刻看起来很有意思,"Baburaj说,"但当我们深入分析数据后,发现它跟我们以前分析过的任何东西都不一样。"
光谱中首先识别出水蒸气、二氧化碳、甲烷和氨等多种分子的吸收特征。这些成分本身并不令人意外——寒冷的气体巨行星大气中普遍存在这些分子。但问题在于,无论怎么调整模型参数,模拟结果始终无法与观测数据吻合。
直到团队在模型中加入了一种此前从未在系外行星大气中考虑过的成分:盐云。
他们测试了三种不同类型的云层模型,含盐云层的效果最好。深埋在大气底层的盐云遮蔽了部分深层分子的光谱信号,使得整体光谱特征变得可以解释。"这是我们第一次发现盐云对解释天体光谱至关重要,"Baburaj说,"这提醒我们在模型中必须考虑云层的影响。"
GJ 504b是一颗围绕类太阳恒星运转的气体巨行星,距地球约57光年,质量约为木星的25倍,表面温度约290摄氏度。虽然名字里有"行星",但部分天文学家认为它更可能是一颗褐矮星——一种质量不足以在核心维持氢聚变的"失败恒星"。在天文学界,这类天体被统称为"行星质量伴星"。
研究团队估算GJ 504b的年龄在25亿至40亿年之间。气体巨行星和褐矮星诞生时温度极高,随后会随着年龄增长逐渐冷却,这就是它表面温度相对较低的原因。
另一个值得关注的发现是,GJ 504b大气中重于氢和氦的元素(天文学中称为"金属")含量异常偏高。这意味着科学家目前还无法确定它的形成方式——它究竟像行星一样在原行星盘中形成,还是像恒星一样由气体云坍缩而成?
这个未解之谜将留待未来进一步观测。研究结果于6月18日发表在《天文学杂志》(The Astronomical Journal)上。
