親子觀星會

系外行星 WASP-107b「洩氣」中
==

https://www.sciencedaily.com/releases/2018/05/180502131817.htm


天文学家首次在系外行星大气层中发现氦气

https://www.cnbeta.com/articles/science/722385.htm

WASP-107b表面大气层温度比地球的表面大气层温度约高500°C。天文学家在这颗不寻常的系外行星的大气层中首次发现了我们太阳系外世界的大气层中存在的氦气。

氦气是已知宇宙中第二丰富的元素。在我们的太阳系中，由于太阳中心发生的核聚变过程，大量元素被创造出来。天文学家早就预言，像WASP-107b这样的系外行星的大气层中也会产生大量的氦气。

研究团队使用哈勃太空望远镜的观测能力来探测WASP-107b，测量已通过系外行星大气层上方的光谱。研究人员采用了一种新技术来分析数据，这些数据测量了大气光的红外特性以检测存在于激发态中的氦。研究人员开创的方法并不依赖于收集紫外光数据，这是探测外行星大气的常规介质。

对哈勃数据的分析揭示了强烈的氦气特征，这导致天文学家得出结论：WASP-107b被周围数十公里的微弱大气云所包围。该团队相信他们基于红外的技术可以用来探测距离地球很远的小型系外行星周围存在的类似富含氢气的大气层。

“我们希望通过即将推出的詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST），例如使用这种技术来了解什么样的行星被大量氢气和氦气包围，以及行星的大气层能够持续多久。”埃克塞特大学的 Jessica Spake表示。“与使用紫外光相比，通过测量红外光我们可以看到更远的太空。”

一篇详细介绍这项新发现的论文于5月3日发表在《自然》杂志上。

https://technews.tw/2018/05/05/hubble-exoplanet-helium-atmosphere-wasp-107b-infrared-light-super-neptune/

氦氣是繼氫氣之後宇宙中第二豐富的元素，但科學家過去只聞其名不聞其人，不管用什麼辦法都無法從系外行星的大氣中找到氦氣存在證據，直到現在──哈伯太空望遠鏡終於以新方法第一次檢測到氦氣！這項發現也表明，哈伯望遠鏡尚有新能力以不同方法探測行星大氣成分，暫時無需特地發射另一個專門檢測氦氣的新太空望遠鏡。


氦氣也是太陽系中木星和土星的主要組成成分之一，或者生活中常有人拍攝吸入氦氣後，講話音調瞬間從平地拔高至山丘等級的搞笑影片。但儘管我們知道氦氣如此豐沛，早期理論模型也預測氦氣應該是系外行星大氣中最容易被發現的成分之一，事實卻是：尋找氦氣比預期中還要困難，至少我們從來沒有成功找到過。它們也許存在，只是都在科學儀器的眼下躲過探測。

現在，英國艾希特大學博士生 Jessica Spake 領導的國際團隊利用哈伯太空望遠鏡攜帶的第三代廣域照相機（Wide Field Camera 3，WFC-3）尋找不同於以往波長的光，終於第一次從距離地球 200 光年遠的系外行星 WASP-107b 大氣中發現了氦氣。研究已發表在《自然》（Nature）期刊。

第三代廣域照相機被設計成多功能的照相機，能夠在大視野和極寬波長範圍內獲取天文影像，於 2009 年 5 月的 STS-125 太空梭任務取代了第二代廣域和行星照相機 （WFPC2）。這架儀器有兩個獨立光路：光學通道上有一對 2,048×4,096的 CCD，可以記錄波長 200～900 奈米的影像；一個近紅外線偵測器陣列，涵蓋波長從 900～1,700 奈米。

2017 年發現的 WASP-107b 屬於超級海王星，也是已知密度最低的系外行星之一，雖然其直徑與木星旗鼓相當，但質量只有木星質量的 12%。這顆系外行星距離地球約 200 光年，公轉週期 5.7 天，溫度高達 500℃。超級海王星（Super-Neptune）是指性質與海王星類似、但質量高於海王星的系外行星類型。這類行星半徑通常是地球的 5～7 倍，質量通常是 20～80 M⊕（地球質量），在目前發現的系外行星中，超級海王星屬於相對稀少類型，已知較著名的超級海王星有克卜勒 101b、HAT-P-11b 與 K2-33b。

過去，天文學家通常透過紫外光譜研究系外行星環境，但行星大氣會阻擋這種光線；而紅外光卻可以穿越雲層，氦原子於紅外光下則變得更加明顯，團隊便利用一種新方法來分析大氣紅外光數據，並得出 WASP-107b 擁有氦氣的強烈訊號。

目前，只有哈伯望遠鏡能夠以紫外光技術來探測系外行星環境，這也是迄今為止科學家研究系外行星高層大氣偏少的主要原因。不過現在團隊制定了以紅外光探測環境的方法，代表一些地面儀器有機會成為哈伯望遠鏡幫手，比如歐洲南方天文台位於智利的甚大望遠鏡（Very Large Telescope，VLT）、位於美國夏威夷的凱克望遠鏡、位於西班牙的伽利略國家望遠鏡等；延遲至 2020 年 5 月發射的詹姆斯韋伯太空望遠鏡或許也有相等能力，幫助我們了解更多系外行星環境。

密度最小的“棉花糖”系外行星，質量是地球的30倍，表面達1000℃

https://www.gushiciku.cn/dl/0a9Ja/zh-tw

我們知道了WASP-107b的質量大約是木星的十分之一，或者說是地球的30倍，但它的體積和木星是差不多的。

系外行星 WASP-107b「洩氣」中  逃逸氣體延伸行星半徑 10 倍_據韋伯太空望遠鏡新觀察，從 WASP-107b 大量逸出的氦雲延伸距離幾乎達該行星半徑 10 倍。
https://technews.tw/2025/12/04/wasp-107b-exoplanet-2/


WASP-107b 屬於罕見的棉花糖行星類型，2017 年在距地球約 210 光年的一顆恆星附近被發現，數據表明，WASP-107b 大小幾乎與木星相同，但質量僅木星 12%，就像超蓬鬆棉花糖，它們密度低到無法以氣態巨行星標準模型重現，但也無法不切實際地假設行星無核心；除 WASP-107b，尺寸比木星大將近 50% 的WASP-193b 也是棉花糖行星。

WASP-107b 還有個有趣特徵：與母恆星距離比水星-太陽距離近 7 倍。通常來說，這種氣態巨行星往往離恆星較遠，岩石行星離恆星較近，為解釋 WASP-107b 位置，科學家需提出模型釐清這種不同於太陽系的差異。

研究人員認為 WASP-107b 與木星、土星一樣，初形成時離母恆星更遠，但系統內某些物體（可能是另一顆行星）迫使 WASP-107b 隨時間遷移至離母恆星更近的地方，韋伯太空望遠鏡新觀測更證實 WASP-107b 因太靠近恆星而被極端熱量「破壞」的程度：行星前方和後方都存在氦雲，並沿著軌道運動方向延伸行星半徑將近 10 倍。

除了氦氣，天文學家還確認行星大氣存在水、微量化學混合物（一氧化碳、二氧化碳、氨），且不存在甲烷，表明行星大氣層經歷劇烈攪拌，將不含甲烷的氣體向上輸送。

https://www.cnbeta.com.tw/articles/science/1539406.htm