在TRAPPIST-1太阳系中，天文学家使用詹姆斯韦伯太空望远镜收集了距离其恒星最近的行星TRAPPIST-1 b的数据。这项研究揭示了恒星对观测的重大影响，特别是对可居住区域的系外行星的影响。

　　研究人员使用詹姆斯·韦伯太空望远镜揭示了TRAPPIST-1太阳系，特别是行星trappist - 1b。这项研究强调了这颗恒星对系外行星观测的重大影响以及恒星污染的挑战。

　　在距离太阳40光年的TRAPPIST-1太阳系中，有7颗地球大小的行星围绕一颗寒冷的恒星旋转。

　　天文学家通过詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)获得了trappist - 1b的新数据，trappist - 1b是TRAPPIST-1太阳系中离恒星最近的行星。这些新的观测结果让我们了解了它的恒星是如何影响在冷恒星宜居带的系外行星的观测的。在宜居带，液态水仍然可以存在于轨道行星的表面。

　　这个团队包括密歇根大学的天文学家和美国宇航局萨根研究员瑞安·麦克唐纳，他们在《天体物理学杂志通讯》上发表了这项研究。

　　这张TRAPPIST-1红矮星的艺术表现展示了它非常活跃的本质。这颗恒星似乎有许多恒星黑子(其表面较冷的区域，类似于太阳黑子)和耀斑。系外行星trappist - 1b是距离该系统中心恒星最近的行星，可以在前景中看到，没有明显的大气。系外行星trappist - 1g是该系统宜居带中的一颗行星，可以在恒星右侧的背景中看到。TRAPPIST-1系统包含7颗地球大小的系外行星。资料来源:beno

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　　明星的主导作用

　　麦克唐纳说:“我们的观测没有发现trappist - 1b周围有大气层的迹象。这告诉我们，这颗行星可能是一块光秃的岩石，在大气层高处有云，或者有像二氧化碳这样的非常重的分子，这使得大气太小而无法探测。”“但我们确实看到的是，恒星绝对是主导我们观测的最大影响因素，这将对系统中的其他行星产生完全相同的影响。”

　　该团队的大部分调查都集中在他们能了解到多少关于这颗恒星对TRAPPIST-1系统行星观测的影响。

　　麦克唐纳说:“如果我们现在不弄清楚如何处理这颗恒星，那么当我们观察可居住区域的行星(trappist -1、d、e和f)时，要看到任何大气信号就会变得越来越困难。”

　　这个艺术家的概念图描绘了TRAPPIST-1恒星，这是一颗超冷的矮星，有七颗地球大小的行星围绕着它运行。其中两颗行星是在2016年由智利的TRAPPIST(凌日行星和星子小型望远镜)发现的。美国宇航局的斯皮策太空望远镜和几架地面望远镜又发现了五个，使总数增加到七个。TRAPPIST-1系统距离地球约40光年。资料来源:NASA和JPL/Caltech

　　一个有前途的系外行星系统

　　TRAPPIST-1是一颗比我们的太阳小得多、温度低得多的恒星，距离地球约40光年，自2017年发现7颗地球大小的系外行星以来，它吸引了科学家和太空爱好者的注意。这些行星紧紧围绕着它们的恒星，其中三个位于其宜居带内，它们点燃了在太阳系外寻找潜在宜居环境的希望。

　　这项研究由蒙特利尔大学Trottier系外行星研究所的Olivia Lim领导，使用了一种称为透射光谱的技术来获得对trappist - 1b特性的重要见解。通过分析中心恒星在凌日期间穿过系外行星大气层后的光线，天文学家可以看到在该大气层中发现的分子和原子留下的独特指纹。

　　奥利维亚·林(Olivia Lim)是蒙特里萨大学特罗蒂埃系外行星研究所(Trottier Institute for Research on Exoplanets)的博士生，她领导的研究小组利用詹姆斯·韦伯太空望远镜(James Webb Space Telescope)首次获得的TRAPPIST-1系统的光谱数据，研究了系外行星TRAPPIST-1 b及其恒星。资料来源:蒙塔姆大学的amsamlie Philibert

　　密歇根大学天文学教授迈克尔·迈耶说:“这些观测是用JWST上的NIRISS仪器进行的，该仪器是由蒙特利尔大学的ren

　　Doyon领导的一个国际合作组织在加拿大航天局的支持下，在近20年的时间里建造的。”“很荣幸能成为这次合作的一部分，看到这样的结果，描绘了来自NIRISS独特能力的附近恒星周围的不同世界，我感到非常兴奋。”

　　了解你的恒星，了解你的星球

　　这项研究的关键发现是，在试图确定系外行星的性质时，恒星活动和污染的重大影响。恒星污染是指恒星自身特征的影响，比如被称为斑点的黑暗区域和被称为光斑的明亮区域，对系外行星大气的测量产生影响。

　　研究小组发现了令人信服的证据，表明恒星污染在形成trappist - 1b的透射光谱中起着至关重要的作用，很可能对该系统中的其他行星也有影响。中心恒星的活动可以产生“幽灵信号”，这可能会欺骗观察者，使他们认为他们已经在系外行星的大气中探测到一种特定的分子。

　　的即时通讯恒星撞击的重要性

　　这一结果强调了在计划未来对所有系外行星系统的观测时考虑恒星污染的重要性。对于像TRAPPIST-1这样的系统来说尤其如此，因为它围绕着一颗红矮星，这颗红矮星特别活跃，有恒星黑子和频繁的耀斑事件。

　　“除了来自恒星斑点和光斑的污染，我们还看到了恒星耀斑，这是一种不可预测的事件，在此期间，恒星在几分钟到几小时内看起来更亮，”林说。“这次耀斑影响了我们对行星阻挡光量的测量。恒星活动的这种特征很难建模，但我们需要考虑它们，以确保我们正确解释数据。”

　　麦克唐纳在模拟恒星的影响和在团队的观测中寻找大气层方面发挥了关键作用，他运行了一系列数以百万计的模型来探索冷恒星黑子、热恒星活跃区域和行星大气层的全部特性，这些特性可以解释天文学家所看到的JWST观测结果。

　　TRAPPIST-1上没有明显的大气

　　虽然TRAPPIST-1的所有7颗行星都是寻找地球大小、有大气层的系外行星的诱人候选者，但TRAPPIST-1 b靠近它的恒星，意味着它发现自己的环境比它的兄弟姐妹更恶劣。它接受的太阳辐射是地球的四倍，表面温度在120到220摄氏度之间。

　　然而，如果trappist - 1b有大气层，它将是该系统中最容易探测和描述的目标。由于trappist - 1b是离其恒星最近的行星，因此是该系统中最热的行星，因此它的凌日产生了更强的信号。所有这些因素使trappist - 1b成为一个至关重要但具有挑战性的观察目标。

　　为了解释恒星污染的影响，研究小组进行了两次独立的大气检索，这是一种基于观测结果确定trappist - 1b上存在的大气类型的技术。在第一种方法中，在分析数据之前将恒星污染从数据中去除。在MacDonald进行的第二种方法中，恒星污染和行星大气同时建模和拟合。

　　在这两种情况下，结果表明TRAPPIST-1 b的光谱可以很好地与模拟的恒星污染相匹配。这表明没有证据表明这颗行星上有重要的大气层。这样的结果仍然非常有价值，因为它告诉天文学家哪些类型的大气与观测数据不相容。

　　根据他们收集的JWST观测数据，Lim和她的团队探索了trappist - 1b的一系列大气模型，研究了各种可能的成分和情景。他们发现，无云、富氢的大气被排除在外的可能性很高。这意味着在trappist - 1b周围似乎没有清晰的、延伸的大气层。

　　然而，这些数据并不能排除较薄的大气层，比如由纯水、二氧化碳或甲烷组成的大气层，也不能排除类似土卫六的大气层。土卫六是土星的一颗卫星，也是太阳系中唯一一颗拥有大量大气层的卫星。这些结果是TRAPPIST-1行星的第一个光谱，总体上与JWST之前对TRAPPIST-1 b白天的观测结果一致，这是用MIRI仪器看到的单色。

　　展望未来

　　随着天文学家继续探索浩瀚太空中的其他岩石行星，这些发现将为JWST和其他望远镜的未来观测计划提供信息，有助于更广泛地了解系外行星的大气层及其潜在的可居住性。

　　有关这项研究的更多信息，请参阅恒星污染和幽灵气氛:韦伯太空望远镜揭示了对TRAPPIST-1系外行星的新见解。

　　参考资料:利用JWST/NIRISS对TRAPPIST-1 b进行大气侦察;《透射光谱中强烈恒星污染的证据》作者:Olivia Lim, Bj?rn Benneke, ren

　　Doyon, Ryan J. MacDonald, Caroline Piaulet， étienne Artigau, Louis-Philippe Coulombe, Michael Radica, Alexandrine L 'Heureux, Lo?c Albert, Benjamin V. Rackham, Julien de Wit, Salma Salhi, Pierre-Alexis Roy, Laura Flagg, Marylou Fournier-Tondreau, Jake Taylor, Neil J. Cook, David lafreni

　　， Nicolas B. Cowan, Lisa Kaltenegger, Jason F. Rowe, naststor Espinoza，Lisa Dang和Antoine Darveau-Bernier, 2023年9月22日，《天体物理学杂志通讯》。2041 - 8213 . DOI: 10.3847 / / acf7c4