行星鼓包了？韦布盯住千光年外巨行星，大气两侧竟差约660℃

同一颗行星，傍晚一侧的大气更热、更膨胀，清晨一侧却冷得多。韦布望远镜对约1300光年外的WASP-17b进行观测，研究者从星光中重建了这种不对称：两侧大气的温差约为660℃。

鼓起的是气态的外沿，下面的红蓝星球是依据研究制作的示意图。那么，面对这么远的一颗行星，望远镜怎么分清哪边的大气延伸得更高？

WASP-17b大气示意。图左侧是较热、较膨胀的夕侧，右侧是较冷的晨侧；颜色用于表现差别，不是望远镜拍到的近照。

没有轮流过一天，怎么会有“早晚”

WASP-17b是一颗靠近恒星的气态巨行星，属于“热木星”。研究采用的图景里，它被潮汐锁定，一面长期朝着恒星，另一面长期背向恒星。这里的清晨和傍晚，指两片昼夜交界区域，并不是地球那样每天轮流经历的两个时刻。

大气却不会因此静止。沿赤道向东流动的气流，把白昼的热量带向黑夜。刚跨过夕侧边界的气体，还带着白昼的热；穿过夜侧、再从晨侧回到白昼时，气体已经冷却。

于是，同样是昼夜交界，气体此前走过的路不同，温度也不同。冷暖的差异，就可以在大气外沿留下形状的差别。

这颗气态巨行星没有清晰的固体表面。研究者关心的是：从哪个高度开始，沿途的大气足以明显吸收某一种光。温度影响气体向高处延伸的程度，不同分子又挑选不同波长吸收，因此这个“边”会随位置和波长改变。

这项由康奈尔大学与布里斯托大学团队共同完成、10月14日发表于《自然·天文学》的研究，分析了韦布三台仪器在2023年3月取得的凌星数据。

轮廓，藏在星光变暗的过程中

凌星，就是行星从恒星前方经过。望远镜记录的并非一圈能放大查看的行星像素，而是整颗恒星的光随着遮挡发生的微小变化。

刚进入恒星圆面时，行星的一侧先遮住星光；到离开时，另一侧的形状又会影响星光如何恢复。如果始终把行星当成边缘处处一样的圆，一部分不对称信息就会被平均掉。

凌星示意：行星位于恒星前方，部分星光穿过大气边缘。红橙色表现较热、延伸更远的一侧，蓝色表现较冷的一侧。

团队采用名为transmission strings的轮廓拟合方法，让边缘的高度随方向变化，再计算这样的轮廓会使星光怎样变暗，与实际记录对照。信息主要藏在行星进入、离开恒星圆面的阶段。

但只要把轮廓画得足够复杂，也可能把测量噪声当成形状。为控制这一点，研究者在这些阶段轮流留出一组相邻数据，用其余数据拟合，再检查能否预测留下的那一组。他们据此调整轮廓的平滑程度，让细节的多少由数据决定。

星光还有另一层信息。水、二氧化碳等分子会吸收特定波长的光；某个波长更容易被吸收，行星在这个波长上看起来就可能更大。把不同波长的轮廓放在一起，才能判断各个方向的大气有什么差别。

论文方法图，轮廓差异经过夸张，不能据此估量真实鼓起的大小。左边从不同方向量半径，中间按角度排开，右下把同一方向在两种波长上的半径连接起来。这里蓝、红代表两个波长，含义与前两幅示意图的冷热配色不同。

看方法图最右边：上下两排的点，先被放到同一张“半径—角度”图上；再把同一个角度的蓝点和红点配成一对，就得到下面的一条线。实际研究用更多波长，拼出那个方向的光谱。颜色在这里用来区分光的波长，并不是把星球拍成了红蓝两块。

吸收更强，也可能是气体更热

两侧的光谱明显不同，但水和二氧化碳的反推结果，在目前误差范围内，仍允许它们沿边缘保持相近的比例。研究者发现，这里的吸收差异主要受温度引起的大气高度变化影响。

在成分和引力条件相近时，气体越热，随高度上升变稀薄的速度越慢。能够吸收星光的那一层，也就能延伸得更高；吸收特征变明显，不一定意味着某种分子的比例增加了。

通过光谱和大气模型反推，团队得到晨侧约860开尔文、夕侧约1520开尔文的代表温度，两者相差约660℃。这些估计带有不确定范围，温差与气流输送热量的解释相符。

这也解释了为什么只看整圈平均值容易漏掉信息：一边较冷、较紧缩，另一边较热、较膨胀，混在一起会让人难以分清吸收特征为什么改变。拆开不同位置以后，温度与成分对光谱各自的影响，才有机会分得更清楚。

目前的重建假定南北半球对称，研究范围是大气边缘。要拆出更多位置，研究者还付出了代价：光谱需要按更宽的波段合并，测量误差也会增大。因此，这份结果描绘的是有限分辨率下的冷暖结构，离追踪一朵云怎样移动还有距离。

你会给这颗“朝夕不一样”的星球起什么外号？说说图里哪处细节让你想到它。

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