这颗系外行星的大气轮廓，并不对称

系外行星是绕太阳以外的恒星运行的行星。过去，天文学家通常假定系外行星的大气轮廓是一个半径处处相同的圆。

然而，在一项发表于《自然·天文学》的新研究中，研究团队将一种名为“透射弦”（transmission strings）的方法用于韦布空间望远镜（JWST）的观测数据，分辨出系外行星WASP-17 b大气边缘不同位置的光谱。结果显示，这个边缘的轮廓并不对称，一侧比另一侧延伸得更远。

凌星的头尾

透射弦方法的关键，是追踪行星从恒星前方经过的过程。

从地球上看，当一颗行星从它的宿主星前方经过时，会挡住一部分恒星光，使恒星看起来略微变暗。这就是凌星。与此同时，掠过行星边缘的一部分恒星光会穿过大气。天文学家可以从不同波长的光减弱了多少，推断大气的成分和结构。

在凌星的中间阶段，行星整个投影都落在恒星圆面内，整圈大气边缘都有恒星光从背后穿过。而在入凌和出凌时，也就是在行星进入和离开恒星圆面的两个阶段，行星正从恒星圆面的边缘掠过，只有一部分大气边缘处在恒星前方。随着行星移动，恒星光穿过的大气区域也在改变。对WASP-17 b来说，入凌和出凌合计约31分钟。

相比于凌星的中间阶段，入凌和出凌阶段的观测能提供更高的空间分辨率，让研究人员更细致地测量大气在不同位置向外延伸了多远。透射弦方法利用的正是入凌和出凌时的亮度变化。如果行星一侧的大气延伸得更远，当这一侧掠过恒星圆面的边缘时，恒星亮度随时间变化的过程也会有所不同。

通过计算不同的大气边缘在入凌和出凌时会造成怎样的亮度变化，再与各个波长下的观测数据比较，就可以找出最符合观测的轮廓。如此一来，研究人员就能推断大气边缘各处在不同波长下看起来延伸了多远，进而得到不同位置的透射光谱。

不对称的大气边缘

WASP-17 b是一颗热类木星，绕着一颗距地球约1300光年的恒星运行。这类气态巨行星离宿主星很近，受到强烈的恒星照射。WASP-17 b被宿主星潮汐锁定，自转一周和公转一周所需的时间相同。因此，它的一面始终朝向恒星，是永久的昼侧，另一面始终背对恒星，是永久的夜侧。在昼夜交界处，对应日出的一侧称为晨侧，对应日落的一侧称为昏侧。

WASP-17 b从宿主星前方经过。JWST通过观测恒星光穿过大气时的吸收，揭示了这颗行星的大气边缘。图中红色一侧是较热、向外延伸得更远的昏侧，气体从持续受到恒星照射的昼侧经这里流向夜侧。蓝色一侧是较冷、向外延伸较少的晨侧，气体流经夜侧时逐渐冷却，再经这里返回昼侧。（图/Engine House and Hannah Wakeford）

研究人员发现，WASP-17 b的大气边缘并不对称，昏侧的大气比晨侧向外延伸得更远。他们从透射光谱中推断，WASP-17 b的晨侧温度约为860K，昏侧约为1520K，两侧相差约650K。较热的昏侧，大气也向外延伸得更远。沿着大气边缘从昏侧经过极区到达晨侧，温度平缓过渡。在观测精度内，水和二氧化碳的丰度与沿整圈大气边缘保持一致的情形相符。

利用透射弦方法绘制的WASP-17 b大气轮廓。这颗行星的赤道周围环绕着一条宽阔的急流带，高速气流将物质和热量从始终受到恒星照射的昼侧输送到始终背对恒星的夜侧。（图/Engine House and Hannah Wakeford）

同样位于昼夜交界处，为什么昏侧比晨侧热这么多？按照大气环流模型，昼夜两侧受热不均，驱动了强烈的大气环流。靠近赤道的高速气流把热量从昼侧经昏侧带到夜侧。气流在夜侧逐渐冷却，再经晨侧回到昼侧重新受热，开始下一轮循环。因此，气流经过昏侧时刚离开炎热的昼侧，抵达晨侧时则已在夜侧冷却。观测到的晨昏温差与这一模型的预期一致。

走向系外行星天气图

这项工作是针对WASP-17 b的一项大型观测研究的一部分。此前，研究团队已在这颗行星的大气中发现了由石英颗粒组成的云。这一次，研究人员又沿着昼夜交界处的大气边缘，描绘出从晨侧到昏侧、从赤道到极区的温度变化。把这些结果与已有的昼侧和夜侧观测结合起来，天文学家就能更全面地了解这颗行星的大气。

如果将透射弦方法用于更多系外行星，天文学家就有望比较它们在不同纬度的大气状况，进一步探索这些遥远世界的天气。

#参考来源：

https://theconversation.com/scientists-map-a-distant-planets-atmosphere-for-the-first-time-and-its-lopsided-294291

https://www.bristol.ac.uk/news/2026/october/trailblazing-technique-uncovers-real-shape-of-scorching-hot-exoplanet-atmosphere.html

https://news.cornell.edu/stories/2026/10/pulling-strings-new-method-maps-exoplanets-true-shape

https://www.nature.com/articles/s41550-026-02986-4

#图片来源：

封面及首图:Engine House and Hannah Wakeford