美国国家航空航天局的哈勃望远镜观察三年

　　这是一个艺术家对系外行星WASP-121 b的概念，也被称为Tylos。这颗系外行星的外观是基于哈勃对该天体的模拟数据。利用哈勃望远镜的观测，另一组科学家此前报告了检测到重金属，如镁和铁，从超高温木星系外行星的高层大气中逸出；将其标记为第一次这样的检测。这颗系外行星正在危险地靠近其主恒星，大约是地球到太阳距离的2.6%，处于被恒星潮汐力撕裂的边缘。强大的引力改变了行星的形状。一个国际天文学家小组在2016年、2018年和2019年收集并重新处理了哈勃对系外行星的观测结果。这为他们提供了一个独特的数据集，使他们不仅可以分析WASP-121 b的大气，还可以比较几年来系外行星的大气状态。他们发现了WASP-121 b的观测随时间变化的明显证据。然后，该团队使用复杂的建模技术来证明这些时间变化可以用系外行星大气中的天气模式来解释。鸣谢:uux.cn/美国国家航空航天局、欧空局、昆廷·昌格亚特(欧空局/STScI)、马赫迪·扎马尼(欧空局/哈勃)

　　据空间望远镜科学研究所(STScI)：通过结合美国国家航空航天局哈勃太空望远镜几年的观察以及进行计算机建模，天文学家发现了在880光年外一颗炽热的木星大小的行星上旋转的大规模气旋和其他动态天气活动的证据。

　　这颗名为WASP-121 b的行星不适合居住。但这一结果是研究遥远世界天气模式的重要早期步骤，也许最终会发现具有稳定、长期气候的潜在宜居系外行星。

　　在过去的几十年里，对我们太阳系中邻近行星的详细望远镜和航天器观测表明，它们的湍流大气不是静止的，而是不断变化的，就像地球上的天气一样。这种可变性也应该适用于其他恒星周围的行星。但是，要真正测量这种变化，需要大量细致的观察和计算建模。

　　为了实现这一发现，一个国际天文学家小组收集并重新处理了2016年、2018年和2019年拍摄的WASP-121 b的哈勃观测数据。

　　他们发现这颗行星有一个动态的大气层，随着时间而变化。该团队使用复杂的建模技术来证明这些戏剧性的时间变化可以用系外行星大气中的天气模式来解释。

　　研究小组发现，WASP-121 b的大气显示出观测结果之间的显着差异。最引人注目的是，由于系外行星面向恒星的一面和黑暗面之间的巨大温差，可能会有大规模的天气锋、风暴和大规模的气旋反复产生和破坏。他们还探测到系外行星最热区域和行星上最靠近恒星的点之间的明显偏移，以及系外行星大气化学成分的可变性(通过光谱测量)。

　　该团队通过使用计算模型来帮助解释观测到的系外行星大气变化，从而得出了这些结论。“我们的系外行星大气模拟的非凡细节使我们能够准确地模拟WASP-121 b这样的超高温行星的天气，”位于加利福尼亚州帕萨迪纳的加州理工学院博士后杰克·斯金纳解释道，他也是这项研究的共同领导者。“在这里，我们通过将观测约束与大气模拟相结合，向前迈出了重要的一步，以了解这些行星上随时间变化的天气。”

　　“这是一个非常令人兴奋的结果，因为我们正在观察系外行星的天气模式，”该小组的主要研究员之一，马里兰州巴尔的摩太空望远镜科学研究所的欧洲航天局研究员昆廷·昌盖特说。“研究系外行星的天气对于了解其他世界系外行星大气的复杂性至关重要，特别是在寻找具有可居住条件的系外行星方面。"

　　这项工作发表在arXiv预印本服务器上。

　　WASP-121 b距离其母星如此之近，以至于轨道周期只有1.27天。这种近距离意味着行星被潮汐锁定，因此同一个半球总是面对着恒星，就像我们的月亮总是有相同的一面指向地球一样。在这颗行星面向恒星的一侧，白天的温度接近3450华氏度(2150开尔文)。

　　该团队使用了四组哈勃对WASP-121 b的档案观测数据。完整的数据集包括WASP-121 b在其恒星前面过境的观测数据(拍摄于2016年6月)；WASP-121 b从其恒星后面经过，也称为二次日食(2016年11月拍摄)；WASP-121 b的亮度是其相对于恒星的相位角的函数(地球在围绕其母星旋转时从系外行星接收到的不同数量的光，类似于我们月球的相位周期)。这些数据分别拍摄于2018年3月和2019年2月。

　　Changeat说:“组合的数据集代表了对单个行星的大量观测时间，是目前唯一一致的重复观测数据集。”我们从这些观察中提取的信息被用来推断WASP-121 b在不同时间的大气化学、温度和云层。这为我们提供了一幅地球随时间变化的精美图片。"

　　哈勃的独特能力也体现在它将通过从12月1日开始的第31周期观测实现的广阔的科学计划中。哈勃大约三分之二的时间将用于成像研究，而其余的时间将分配给光谱学研究，如WASP-121 b所用的研究。关于第31周期科学的更多细节在最近的一份声明中。