詹姆斯韦伯太空望远镜将研究遥远世界的形成组成和云层

　　本周，詹姆斯韦伯太空望远镜的调试之旅继续进行，中红外仪器（MIRI）通过关键的夹点成功冷却到其最终工作温度低于7开尔文（零下266摄氏度）。这是完成镜子对准过程的第七和最后阶段的先决条件。接下来的步骤包括对MIRI的初步检查，并继续进行所有四个科学仪器的多仪器、多场对准的最后阶段。
　　上周詹姆斯韦伯太空望远镜团队分享了为韦伯计划的关于恒星和行星形成的科学。周五，该团队详细介绍了韦伯将如何研究其他恒星周围的行星，这些行星被称为太阳系外行星，或系外行星。韦伯团队负责系外行星科学的副项目科学家KnicoleColn带人们进入探索太阳系以外新世界的发现空间。Coln博士带来了一个独特的视角，因为她也是凌日系外行星勘测卫星（TESS）的项目科学家，这项任务已经发现了许多系外行星目标，韦伯将对其进行观测。在过去的30年里，天文学家已经发现了5000多颗系外行星。这些发现表明，系外行星的质量、大小和温度跨度很大，并围绕所有类型的恒星运行，导致世界异常多样化。
　　凭借其在广泛的红外波长范围内强大的光谱和成像能力，韦伯准备彻底改变我们对这些世界的组成和行星形成盘的认识。从小型的、潜在的岩质系外行星到巨型的、气态的行星，韦伯将用凌日技术观察这些世界。直接成像技术将被用来研究年轻、巨大的系外行星，以及行星在恒星周围形成和演化的环境，即原行星盘和碎片盘。
　　将用韦伯进行的一个具体的系外行星观测涉及在行星的轨道过程中收集观测数据，以便能够测量大气成分和动力学。我参与了一个观察气态巨行星HD80606b的计划，作为韦伯第一年观察的一部分。由于HD80606b的轨道极其偏心（非圆形）且长（111天），该行星从其恒星接收的能量大约是地球从太阳接收的能量的1到950倍！这就导致了极端的温度变化，而这些温度变化是由地球的温度变化决定的。据预测，这将导致云层在极短的时间内迅速形成并消散在行星的大气层中。我们的科学团队将在HD80606b经过其恒星后面时，对其进行连续约18小时的观测，利用韦伯上的NIRSpec仪器测量来自该行星大气层的热光，实时探测这些预测的云层动态变化。
　　除了气态巨行星，韦伯在第一年的观测中，许多系外行星目标都是比太阳更小、更冷的轨道恒星，被称为M型矮星。虽然系外行星的发现始于大约30年前，但许多围绕M型矮星的小型系外行星是在过去几年中通过诸如TESS之类的调查才发现的。韦伯的观测将开始通过寻找大气中水、二氧化碳和甲烷等分子的证据来揭示这些小行星上存在的大气的多样性。因为M型矮星通常比太阳活跃得多，并且有可能会剥离这些行星的大气层的高能恒星耀斑，韦伯的观测甚至可能揭示这些小行星中的一些根本没有大气层。随着TESS和其他调查继续以正常的速度发现我们银河系中的更多行星，以及韦伯准备研究许多这些新发现的世界的大气层，我们的系外行星探险在许多方面才刚刚开始。
　　美国宇航局戈达德太空飞行中心韦伯负责系外行星科学的副项目科学家KnicoleColn。