JWST揭示55 Cancri e日侧强烈且快速的变异性
地球与行星天体物理
2024-10-09 v1
摘要
尽管55 Cnc e这颗近距离岩石行星观测资料丰富，其本质仍令人困惑。其光学和红外遮挡深度显示出时序变异性，此外还观察到光学相位曲线的变异性。我们希望探索这种变异性是否源于行星处于3:2自转-轨道共振，从而在遮挡时显示不同侧面。我们提出并获得了在詹姆斯·韦伯太空站（JWST）Cycle 1的观测时间。JWST/NIRCam同时在2.1和4.5{\mu}m对该行星进行了五次遮挡（二次遮挡）观测，其中四次在一周内完成。前者提供波段整合的光度测量，后者提供3.9-5.0{\mu}m的光谱。我们发现两者的遮挡深度高度变异，分别在2.1{\mu}m和4.5{\mu}m上变化为(-5 +/- 6 ppm和7 +/- 9 ppm)到(96 +/- 8 ppm和119 (+34) (-19) ppm)。有趣的是，两个波段的变异性不相关，也不支持3:2自转-轨道共振解释。测得的4.5{\mu}m波段的亮度温度在873-2256 K之间，低于裸岩石的预期日侧温度（2500 K），即无热分布情况下的温度，这表明该行星可能存在大气层。我们对4.5{\mu}m遮挡深度光谱进行大气检索分析，发现不同观测次数在统计上偏好各种大气情景，包括薄型的CO/CO2大气和硅酸盐岩石汽态大气，甚至有部分观测支持平坦线模型。这种观察到的变异性可由CO/CO2的随机外逸所解释，这也得到检索结果的暗示。或者，观察到的在2.1和4.5{\mu}m两者上的变异性可能来自由行星火山喷发产生的周星际不规则尘环。
关键词
引用
@article{arxiv.2407.12898,
title = {JWST reveals a rapid and strong day side variability of 55 Cancri e},
author = {J. A. Patel and A. Brandeker and D. Kitzmann and D. J. M. Petit dit de la Roche and A. Bello-Arufe and K. Heng and E. Meier Valdés and C. M. Persson and M. Zhang and B. -O. Demory and V. Bourrier and A. Deline and D. Ehrenreich and M. Fridlund and R. Hu and M. Lendl and A. V. Oza and Y. Alibert and M. J. Hooton},
journal= {arXiv preprint arXiv:2407.12898},
year = {2024}
}
备注
32 pages, 10 + 15 figures, 3+2 tables, accepted for publication in A&A