韋伯望遠鏡證實：超熱岩石系外行星 TOI-561 b 擁有濃厚大氣層

詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（JWST）最近提供了迄今為止最有力的證據，證實了岩石系外行星 TOI-561 b 確實擁有一個顯著的大氣層。這項驚人的發現挑戰了既有的天文學觀點，因為傳統理論認為，如此靠近其母恆星的小型行星，難以抵抗強烈的恆星輻射而保留住氣體外殼。

TOI-561 b 被歸類為「超熱超級地球」，它首次於 2020 年被偵測到。科學家估計，這顆行星的年齡約達 100 億年，使其成為已知最古老的行星之一。該行星的半徑約為地球的 1.4 倍，它繞行母恆星一周所需的時間不到 11 小時，屬於極為罕見的「超短週期系外行星」（USP）。它的母恆星是一顆橙矮星，年齡約為太陽的兩到三倍。由於軌道距離極近，TOI-561 b 處於潮汐鎖定狀態，意味著其面向恆星的一面永遠暴露在光照之下。

由卡內基科學研究所地球與行星實驗室的 Johanna Teske 領導的研究團隊，利用 JWST 上配備的 NIRSpec 光譜儀，測量了該行星向陽面的溫度，這是透過分析其近紅外線亮度得出的。如果 TOI-561 b 僅僅是一塊裸露的岩石，其向陽面的預期溫度應高達約 2700 °C（4900 °F）。然而，2024 年 5 月的觀測結果顯示，實際溫度僅為 1800 °C（3200 °F）。這種意料之外的溫差，強烈暗示著存在一個實質性的、富含揮發性物質的氣體外殼，正在有效地重新分配熱量。

格羅寧根大學的共同作者 Tim Lichtenberg 提出了一個形象的比喻，認為這顆行星可能像是一個「濕潤的熔岩球」，其揮發性物質含量比地球要豐富得多。儘管如此，這種異常的低密度現象，單純用內部組成來解釋——例如擁有一個較小的鐵核和密度較低的矽酸鹽地函——仍顯不足。TOI-561 恆星本身的低金屬豐度，暗示著這顆行星是在與太陽系行星截然不同的化學環境中形成的。科學家們推測，這種組成可能代表了宇宙早期形成的行星特徵。

來自伯明罕大學的 Dr. Anjali Piette 強調，要解釋所有觀測數據，大氣層的存在是必要的，因為強勁的風力能夠將熱量傳輸到背光面。研究人員推測，行星表面可能存在一個岩漿海洋與大氣層之間的動態平衡，氣體不斷地釋放和吸收。接下來，研究團隊計劃利用超過 37 小時的 JWST 觀測時間，繪製熱量循環的地圖，並更精確地確定大氣層的具體成分。這項研究成果已刊登在《天文物理學期刊通訊》（The Astrophysical Journal Letters）上。共同作者 Nicole Wallack 表示，這項發現「顛覆了我們對超短週期行星的既有認知」。