核心要点
▶ 美国康奈尔大学与英国布里斯托大学的联合研究团队于14日（当地时间）表示，通过詹姆斯·韦布空间望远镜（JWST）的观测确认，系外行星WASP-17b的大气并非完整的圆形，而是呈现一侧更为延展的扁球形。研究成果发表于《自然·天文学》。
▶ 研究首次应用了由布里斯托大学大卫·格兰特博士和汉娜·韦克福德博士开发的“透射弦”（transmission strings）技术。
▶ 该方法会按不同角度测量行星经过恒星前方时穿过大气边缘的光线，与过去假设大气各处半径相同、仅提取平均光谱的分析方法不同。
▶ 距地球约1300光年的“热木星”WASP-17b，其赤道黄昏一侧的大气比晨昏一侧更为膨胀。
研究人员首次沿着系外行星大气的周边测量了其形状。
由美国康奈尔大学和英国布里斯托大学牵头的国际研究团队于14日（当地时间）表示，他们将“透射弦”技术应用于詹姆斯·韦布空间望远镜（JWST）的数据，确认系外行星WASP-17b的大气并非完整的圆形，而是一侧更加延展。
此前，系外行星大气一直被描绘成圆形。研究结果同日发表于《自然·天文学》。
从一个圆，到沿周边逐点测量
分析系外行星大气的方法，是在行星经过恒星前方时，测量被大气边缘吸收的恒星光线。
传统方法假设大气各个方向的半径相同，将其视为一个圆，并提取整个边缘的平均光谱。
由布里斯托大学大卫·格兰特博士和汉娜·韦克福德博士开发的“透射弦”技术，则会在行星经过恒星前方时，按不同角度读取穿过大气边缘的光线。
借助这一方法，研究人员可以分别测量行星中心到大气边缘各个位置的距离。研究团队将这一方法称为“凌星成像”（transit mapping）。它与此前利用JWST尝试的“食映射”（eclipse mapping）相对应；后者测量的是行星绕至恒星后方时光线的变化。
论文第一作者、康奈尔大学克拉曼博士后研究员莉莉·奥尔德森说：“我们的方法不再假设大气各个方向的半径相同，而是能够测出从行星中心到边缘的不同距离。可以说，我们已经从观察一枚戒指，进步到看清戒指上宝石镶嵌在何处。”奥尔德森在布里斯托大学攻读物理学博士学位期间开始了这项研究。
“宝石”出现在黄昏一侧
研究对象是距地球约1300光年的WASP-17b。这是一颗紧贴恒星运行的巨型气态行星，也就是所谓的“热木星”。它的一面始终朝向恒星，永远处于白昼；另一面则永远处于黑夜。
测量结果显示，这颗行星的大气整体呈圆形，但一侧更为延展，形状不对称。延展的一侧位于赤道的黄昏区域。这里正是将热量从白昼面输送至黑夜面的喷流经过之处，也是理论和此前模型预测大气会膨胀的区域。赤道晨昏一侧的温度较低，大气膨胀程度也较小。
奥尔德森说：“理论预测晨昏两侧的温差应当很大，WASP-17b的表现与这一趋势十分吻合，正如我们所预期的那样。”
她还说：“这证明行星确实是一个三维天体，而且在它绕恒星运行的过程中，我们预测的现象会持续发生。计算推演是一回事，真正观测到它又是另一回事。”
从赤道到两极、从白昼面到黑夜面的温度变化，以及化学成分，也都与理论预测和其他模型的结果相符。水和二氧化碳则大致均匀地分布在整个大气周边。
研究团队表示，他们综合各项测量结果，绘制出迄今最完整的系外行星大气三维图像之一。这将为比较目前已确认的6000多颗系外行星提供参照。
从昼夜差异到不同纬度的天气
共同作者、布里斯托大学天体物理学副教授韦克福德说：“行星变化莫测，大气复杂而混乱。所有这些数据汇聚起来，呈现出一颗距离我们超过1000光年的巨行星极具结构性且充满动态变化的图景，令人十分兴奋。”
她说：“我们现在拥有了能够应用于最先进观测数据的稳健数学模型，这项成果优美地展现了多维、多面世界中的动力学。”
研究团队认为，既然这一技术已在WASP-17b上得到验证，就可以应用于更多系外行星。研究人员开始区分不同纬度的环境，而不再局限于白昼面与黑夜面的差异；这也标志着绘制系外行星气候中天气尺度模式的第一步。
相关数据来自JWST望远镜科学家团队的“TST DREAMS”保障观测计划。该计划使用多种仪器深入探索系外行星大气，由康奈尔大学教授妮可·刘易斯担任首席研究员。论文共有20位作者，研究经费由美国国家航空航天局（NASA）、英国科学技术设施委员会（STFC）和克拉曼奖学金提供。