对 WASP-107b 延展氦大气的高分辨率确认

探测系外行星大气的逃逸是理解系外行星系统形成与演化的关键。UV 中逃逸的主要示踪物是 Lyman-alpha 跃迁，其可揭示延展的外层大气。近来，NIR 亚稳态氦三重态（1.08 微米）在若干系外行星中揭示了延展的热层，为逃逸研究打开了新窗口。我们旨在对 WASP-107b 中用 HST/WFC3 探测到的首个氦吸收特征进行光谱分辨。我们用高分辨率光谱仪 CARMENES 获取了 WASP-107b 的一次凌星观测。我们在凌星期间的行星静止系中探测到 5.54±0.27 % 的超额氦吸收特征。该探测与先前 WFC3 的探测一致。该特征在谱线蓝端显示出超额吸收，表明 HeI 原子正从 WASP-107b 大气中逃逸。我们用 3D EVE 代码解释时间序列吸收光谱。我们的观测可通过结合填充半个洛希瓣的延展热层以及由量级为 10^6 g/s 的亚稳态氦逃逸率维持的大外大气层尾迹来解释。然而，在此情形下，上层大气需受到来自恒星的减弱光电离和辐射压，模型才能匹配观测。氦特征在空间和地面均被探测到。地基高分辨率信号带来了关于上层大气空间和动力学结构的详细信息，模拟表明 WASP-107b 的 HeI 特征同时探测了其热层与外逸层，确立了该特征作为系外行星上层大气的稳健探针。利用 NIR 高分辨率光谱仪（如 CARMENES、SPIRou 或 NIRPS）的巡天将通过氦三重态给出系外行星热层与外逸层的统计性理解。