此前，人们一直将系外行星炽热的大气层描绘成圆形。然而，最新研究表明，它们的大气层更像是一个扭曲的球体，而非完美的圆形。这项由美国康奈尔大学和英国布里斯托大学联合开展的研究，首次应用了布里斯托大学开发的名为“传输弦”的方法。这项由天体物理学家大卫·格兰特博士和汉娜·韦克福德博士开发的技术，首次利用詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）的数据，解析了系外行星不规则的轮廓。
发表在《自然·天文学》杂志上的研究结果表明，木星炽热系外行星WASP-17b的大气层呈圆形但不对称，一侧更为宽阔。这一尺寸揭示了强烈的热量和强劲的旋风如何影响这颗行星的大气层。WASP-17b围绕一颗距离地球约1.300光年的恒星运行。论文第一作者、康奈尔大学克拉曼博士后研究员莉莉·奥尔德森博士在布里斯托尔大学开始了这项研究，她在那里获得了物理学博士学位。奥尔德森表示：“这证明行星确实是三维物体，而且我们预测的现象在它们绕恒星运行时确实会发生。但要超越计算结果，在现实中观察到这些现象，则是另一回事。”
对WASP-17b大气层化学成分、赤道至两极温度变化以及永久昼夜两侧温度差异的研究结果，与理论预测和其他建模技术相符。这些结果共同构建了迄今为止最全面的系外行星大气层三维图像之一，并为与已确认的6.000多颗系外行星进行比较提供了重要的基准。论文合著者、布里斯托尔大学天体物理学副教授汉娜·韦克福德博士解释说：“行星变化无常，它们的大气层复杂而混乱。所有这些数据最终汇聚成一幅如此结构严谨、动态变化的图景，展现了这个距离我们1.000多光年的浩瀚世界，这真是令人兴奋。”
之前的研究利用詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）突破性的灵敏度，采用了一种名为凌日测绘的技术，该技术测量系外行星在其宿主恒星后方运行时光线的变化。而新的透射弦方法（也称为凌日测绘）则追踪行星从恒星前方经过的过程，从不同角度捕捉行星大气层边缘（即行星边缘）的光线成分。相比之下，传统模型只能提取整个行星边缘的平均光谱。“我们的技术不再假设行星大气层是一个半径相同的圆，而是可以提取从行星中心到边缘的不同距离，”奥尔德森说道，“我们可以环绕行星边缘进行观测。因此，我们已经从了解行星环发展到了解行星环上哪些区域是‘宝石’。”
研究人员在WASP-17b的赤道“黄昏侧”发现了一处与理论和先前模型预测完全吻合的“瑰宝”。在那里，气流将热量从永久光照的白天输送到永久阴影的夜晚，使得大气层比较冷的赤道“早晨侧”更加膨胀。凌日测绘进一步证实了WASP-17b的这些特征。奥尔德森补充道：“理论预测早晨侧和黄昏侧应该存在显著的温差，而WASP-17b与这一趋势非常吻合——几乎完全符合我们的预期。”
WASP-17b上传输串的成功演示为绘制更多候选行星的地图铺平了道路。该方法开始区分系外行星不同纬度的环境条件，而不仅仅是昼夜两侧，并为绘制系外行星气候中类似天气的模式迈出了第一步。韦克福德表示：“能够拥有如此强大的数学模型并将其应用于这些前沿数据，真是令人无比兴奋。研究结果完美地展现了这些多维复杂世界中的动力学过程。”
该研究分析了作为詹姆斯·韦伯太空望远镜科学家通过多仪器光谱学对系外行星大气层进行深度侦察（TST DREAMS）保证时间观测计划的一部分而收集的数据。该研究由美国国家航空航天局（NASA）、英国研究与创新署（UKRI）、科学与技术设施委员会（STFC）以及克拉曼奖学金资助。
原始出版物：
https://www.nature.com/articles/s41550-026-02986-4
