詹姆斯·韦伯太空望远镜揭示了流浪行星SIMP-0136上剧烈的极光、风暴以及恒定不变的沙状云。这些发现拓展了我们对系外大气和系外行星天气的认知边界。
强烈的类似北极光的活动是今日天气报告的亮点，但这并非来自标准的电视演播室，而是源自一个奇异的太阳系外世界。这得益于都柏林三一学院（Trinity College Dublin）的天文学家，他们利用NASA/ESA/CSA詹姆斯·韦伯太空望远镜，对附近一颗炙热的流浪行星SIMP-0136的天气进行了近距离观测。
这台太空望远镜搭载的仪器具有极高的灵敏度，使研究团队能够观测到行星自转过程中亮度的微小变化，并利用这些变化追踪其温度、云层覆盖和化学成分的变化。
令人惊讶的是，这些观测还揭示了SIMP-0136强烈的极光活动，这与地球上的北极光或木星上强烈的极光相似，这些极光加热了其上层大气。
“这是迄今为止对任何太阳系外天体大气层进行的最精确的测量之一，也是首次直接测量大气特性的变化，”都柏林三一学院物理学院博士后研究员Evert Nasedkin博士说道，他是刚刚发表在权威国际期刊《天文学与天体物理学》（Astronomy & Astrophysics）上的研究论文的第一作者。
“SIMP-0136的温度超过1500 °C，这让今年夏天的热浪显得温和，”他继续说道，“我们的精确观测意味着我们能够准确记录小于5 °C的温度变化。这些温度变化与这颗自由漂浮行星化学成分的细微变化有关，暗示着类似木星大红斑的风暴正随自转进入视野。”
另一个令人惊讶的发现是SIMP-0136的云层缺乏变化。人们可能会预期云层覆盖的变化会导致大气变化，就像在地球上观察到云块和蓝天交替一样。然而，研究团队发现SIMP-0136表面的云层覆盖是恒定的。在SIMP-0136的温度下，这些云层不同于地球上的云，而是由硅酸盐颗粒构成，类似于海滩上的沙子。
这是都柏林三一学院物理学院由Johanna Vos教授领导的新成立的“Exo-Aimsir”研究小组发表的第一篇论文，所有小组成员均对此做出了贡献，包括博士研究生Merle Schrader、Madeline Lam和Cian O’Toole。
这些数据最初由波士顿大学Allison McCarthy领导的类似团队发布，但新的分析揭示了关于大气层的更多细节。
“不同波长的光与不同的大气特征相关联。就像观察地球表面的颜色变化一样，SIMP-0136的颜色变化是由大气特性的变化驱动的，”Nasedkin博士补充道，“因此，通过利用前沿模型，我们可以推断出大气的温度、化学成分以及云层的位置。”
Vos教授表示：“这项工作令人兴奋，因为它表明，通过将我们要最先进的建模技术应用于JWST的前沿数据集，我们可以开始拼凑出驱动太阳系以外世界天气变化的过程。随着我们在未来继续发现并表征系外行星，理解这些天气过程将至关重要。”
“虽然目前这类光谱变率观测仅限于像这颗行星一样的孤立褐矮星，但未来利用极大望远镜（Extremely Large Telescope）以及最终的宜居世界天文台（Habitable Worlds Observatory）进行的观测，将使我们能够研究从类木气态巨行星到岩石行星等各类系外行星的大气动力学。”