詹姆斯·韦伯太空望远镜拍摄的第一张TRAPPIST-1行星的光谱
这幅TRAPPIST-1红矮星的艺术再现展示了它非常活跃的本性。这颗恒星似乎有许多恒星斑(其表面较冷的区域，类似于太阳黑子)和耀斑。系外行星TRAPPIST-1 b是离系统中央恒星最近的行星，可以在前景中看到，没有明显的大气。在恒星右侧的背景中可以看到系外行星TRAPPIST-1 g，它是该系统可居住带中的行星之一。TRAPPIST-1系统包含七颗地球大小的系外行星。鸣谢:uux.cn/蒙特利尔大学benot Gou geon
（神秘的地球uux.cn）据密歇根大学（摩根·舍伯恩）：在一个名为TRAPPIST-1的太阳系中，距离太阳40光年，7颗地球大小的行星围绕着一颗冷恒星旋转。
天文学家从詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)获得了TRAPPIST-1 b的新数据，TRAPPIST-1 b是Trapp ist-1太阳系中离其恒星最近的行星。这些新的观测提供了关于它的恒星如何影响冷恒星可居住区系外行星观测的见解。在可居住区，液态水仍然可以存在于轨道行星的表面。
该小组包括密歇根大学天文学家和美国宇航局萨根研究员瑞安·麦克唐纳，他们在《天体物理学杂志快报》上发表了这项研究。
麦克唐纳说:“我们的观察没有看到TRAPPIST-1 b周围有大气层的迹象。这告诉我们，这颗行星可能是一块裸露的岩石，在大气层的高处有云，或者有像二氧化碳这样的非常重的分子，使大气层小到无法探测。”“但我们确实看到的是，这颗恒星绝对是主导我们观察的最大影响，这将对系统中的其他行星做完全相同的事情。”
该团队的大部分调查都集中在他们能够了解多少关于这颗恒星对TRAPPIST-1系统行星观测的影响。
“如果我们现在不知道如何处理这颗恒星，当我们观察可居住区的行星——Trapp ist-1d，e和f——时，将很难看到任何大气信号，”麦克唐纳说。
一个有希望的系外行星系统
TRAPPIST-1是一颗比我们的太阳小得多、冷得多的恒星，距离地球约40光年，自2017年发现七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。这些世界紧紧围绕着他们的恒星，其中三个位于其可居住区内，这激发了人们在太阳系之外寻找潜在可居住环境的希望。
由蒙特利尔大学Trottier系外行星研究所的Olivia Lim领导的这项研究使用了一种称为透射光谱的技术来获得对TRAPPIST-1 b属性的重要见解。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大气层内发现的分子和原子留下的独特指纹。
U-M大学天文学教授迈克尔·迈耶说:“这些观测是利用JWST上的尼里斯仪器进行的，该仪器是由蒙特利尔大学的雷尼·多永领导的国际合作项目建造的，由加拿大航天局赞助，历时近20年。”。“很荣幸能够参与这一合作，并且非常兴奋地看到像这样的结果，这些结果描述了来自NIRISS这一独特能力的邻近恒星周围的不同世界。”
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对系外行星大气测量的影响，如称为斑点的黑暗区域和称为光斑的明亮区域。
研究小组发现了令人信服的证据，表明恒星污染在形成TRAPPIST-1 b的透射光谱方面起着至关重要的作用，很可能也在形成该系统中其他行星的透射光谱方面起着重要作用。中央恒星的活动可以产生“幽灵信号”，这种信号可能会欺骗观测者，让他们认为他们在系外行星的大气中探测到了一种特定的分子。
这一结果强调了在规划所有系外行星系统的未来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，这颗红矮星可能特别活跃，有恒星斑点和频繁的耀斑事件。
“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，在这期间恒星看起来会亮几分钟到几小时，”Lim说。“这次耀斑影响了我们对被行星阻挡的光量的测量。恒星活动的这种特征很难建模，但我们需要解释它们，以确保我们正确地解释数据。”
MacDonald在模拟恒星的影响和搜索团队观测中的大气方面发挥了关键作用，他运行了一系列数百万个模型，以探索冷恒星斑点、热恒星活动区域和行星大气的全方位属性，这些属性可以解释天文学家看到的JWST观测。
TRAPPIST-1 b上没有明显的大气
虽然TRAPPIST-1的所有七颗行星都是寻找有大气层的地球大小的系外行星的诱人候选人，但TRAPPIST-1 b靠近其恒星意味着它发现自己比它的兄弟姐妹处于更恶劣的条件下。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-1 b有大气层，它将是系统中所有目标中最容易探测和描述的。由于TRAPPIST-1 b是离其恒星最近的行星，因此是系统中最热的行星，它的过境产生了更强的信号。所有这些因素使得TRAPPIST-1 b成为一个关键的，但具有挑战性的观测目标。
为了解释恒星污染的影响，该小组进行了两次独立的大气反演，这是一种基于观测确定TRAPPIST-1 b上存在的大气类型的技术。在第一种方法中，恒星污染在数据被分析之前就被去除了。在MacDonald进行的第二种方法中，恒星污染和行星大气被同时建模和拟合。
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察到的数据不一致。
基于他们收集的JWST观测数据，Lim和她的团队探索了TRAPPIST-1 b的一系列大气模型，检查了各种可能的成分和场景。他们发现，无云、富含氢气的大气层被高度排除在外。这意味着在TRAPPIST-1 b周围似乎没有清晰的、延伸的大气。
然而，这些数据不能肯定地排除较薄的大气层，如由纯水、二氧化碳或甲烷组成的大气层，也不能排除类似于土卫六的大气层，土卫六是土星的一个卫星，也是太阳系中唯一一个有重要大气层的卫星。这些结果是TRAPPIST-1行星的第一个光谱，与之前JWST用MIRI仪器以单色观察TRAPPIST-1 b的昼侧基本一致。
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大气层及其潜在的可居住性。
