发现概述
在一项突破性研究中，卡内基科学团队利用NASA的詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）揭示了系外行星中的一种罕见现象：一颗古老的、极热的超级地球表面可能覆盖着厚厚的大气层。此前的理论认为，这类小而热的行星几乎不可能保留大气，然而新数据却颠覆了这一传统认知。研究发表于《天体物理学快报》，首次为我们提供了超短周期行星能够持有大气的直接证据。
这位艺术家的概念展示了系外行星TOI-561 b上广阔岩浆海洋上方厚重大气层的样貌。美国宇航局詹姆斯·韦伯太空望远镜从行星白天采集的光线测量表明，尽管它从恒星接收到强烈的辐射，TOI-561 b并非一块裸露的岩石。图片来源：NASA、欧洲航天局、CSA、拉尔夫·克劳福德（STScI）
TOI‑561 b 的基本特征TOI‑561 b 是一颗岩石行星，质量约为地球的两倍，却与地球截然不同：它距离宿主星仅有金星半径的四十分之一，年长仅10.56小时，昼侧永处于强烈的阳光之下。宿主星比太阳稍小且更凉，但年龄却是太阳的两倍，表明这颗行星诞生在宇宙早期、化学环境极为不同的星系厚盘区。由于其高温与密度低，科学家们最初预计它无法长期保持大气层。
观测与结果研究团队在2024年5月使用JWST的近红外光谱仪（NIRSpec）对行星的二次食变进行测量，捕捉了3至5微米波段的发射光谱。通过比较行星与宿主星在食变前后亮度的差异，得出了行星日侧的温度约为1800摄氏度，而非预期的2700摄氏度。光谱与多种理论模型对比后显示，若行星为无大气的裸岩，其日侧应显著更亮；但观测数据与富含水汽、氧气和二氧化碳的大气模型吻合得更好，表明存在厚厚的挥发性大气。
大气成分与内部结构分析结果暗示TOI‑561 b 的大气富含水汽，甚至可能覆盖着高温的硅酸盐云层，导致行星表面被反射光部分冷却。科学家推测，行星内部可能是一个全球熔岩海，熔岩与大气之间存在热量与物质的平衡：一方面，熔岩将气体抽入内部，另一方面，气体又从熔岩表面蒸发补充大气。由于其铁核相对较小且镁铁比例低，行星整体密度低于典型地球构造，这与其在厚盘区的铁贫化形成环境相符。
未来展望与意义这批观测数据是JWST一般观测者程序3860的首批结果，团队已完成对系统的37小时连续观测，覆盖行星近四个完整轨道。接下来他们将利用完整数据集绘制行星全日温度分布，进一步约束大气组成。卡内基科学自三十年前JWST项目启动以来，一直在系外行星气体层、星系演化等领域取得突破性成果；此次发现将推动我们对超短周期行星演化与大气保持机制的理解。
勇编撰自论文"A Thick Volatile Atmosphere on the Ultrahot Super-Earth TOI-561 b".The Astrophysical Journal Letters.2025相关信息，文中配图若未特别标注出处，均来源于自绘或公开图库。