韋伯望遠鏡捕捉系外行星 HD 80606 b 被「烤」過程：攝氏 1,100 度極端升溫直擊

史匹哲的觀測首次提供了這顆行星大氣快速升溫的數據，在 30 小時內連續測量其紅外光變化，發現了全球性的熱脈衝，隨後引發了一場巨大的風暴。然而，韋伯望遠鏡前所未有的靈敏度和光譜覆蓋範圍，讓科學家得以更深入地探究大氣層對這種猛烈加熱事件的 化學 反應。

即時化學反應：一氧化碳、甲烷與水蒸氣

為了捕捉這顆行星的劇烈變化，天文學家使用韋伯望遠鏡的近紅外光譜儀（NIRSpec）的 G395H 模式，在行星發生日食前後（也就是它最接近恆星之前）進行了長達 21 小時的連續觀測。他們的發現挑戰了現有的模型。

在抵達近日點之前，行星的溫度相對較低，其發射光譜呈現毫無特徵的黑體輻射，意味著大氣層幾乎是不透明且化學反應不活躍。但隨著恆星在它的天空中變得越來越大、溫度急劇飆升，大氣層變得化學透明，光譜開始顯現出清晰的不同分子「指紋」。

根據研究團隊的分析，當行星通過近日點時，一氧化碳（CO）和甲烷（CH₄）的吸收特徵變得可見。他們在近日點後的階段顯著檢測到甲烷，信賴水準介於 3.7 至 4.8 西格瑪之間；一氧化碳和水蒸氣（H₂O）也分別在 3.4 和 3.1 西格瑪的信賴水準下被檢測到。這一連串的發現揭示了一個由突然的熱脈衝觸發的、動態且隨時間變化的化學反應過程。

關鍵的是，韋伯的觀測讓科學家得以排除先前某些模型所預測的強烈「熱逆溫層」——一種大氣中溫度隨高度增加的現象。這種逆溫層在其他受到強烈輻射的熱木星上很常見，但 HD 80606 b 的情況似乎獨一無二。極度短暫的猛烈加熱可能不足以形成一個穩定的逆溫層，或是其大氣動力學有效地重新分配了熱量。

從史匹哲到韋伯：跨世代望遠鏡的接力

HD 80606 b 的研究故事，正是太空望遠鏡技術演進的縮影。史匹哲望遠鏡在 2007 年和 2009 年的紅外線觀測，首次探測到全球性的溫度變化，並模擬了由此引發的衝擊波驅動風暴。科學家描述，為了回應熱脈衝，一顆巨大的風暴隨之形成，行星自轉中加熱的半球產生了極端的天氣型態。

韋伯團隊的關鍵貢獻在於從測量「熱量」進步到測量「化學成分」。透過使用透射光譜和發射光譜技術，韋伯成為一台強大的工具，能夠表徵特定的大氣分子。檢測到光譜從無特徵轉變為化學特徵豐富，證實了大氣成分本身正在數小時內被軌道運動重塑，為測試大氣動力學和「淬熄」理論提供了無與倫比的實驗室。

為何這對系外行星科學至關重要

HD 80606 b 不僅僅是一個奇觀；它是一個研究極端大氣物理學的自然實驗室。模型顯示，這顆行星的有效溫度會在短短幾小時內從約 400 K 躍升至超過 1,400 K。這些快速的熱變化預計會在大氣中產生衝擊波和極端湍流，這是過去難以建模且從未像韋伯這樣詳細觀測到的現象。

這項發現為韋伯更廣泛的任務——在不同條件下表徵系外行星大氣——做出了貢獻。雖然韋伯也觀測過其他極端世界，例如正在失去大氣、拖著雙重氦尾的極超熱木星 WASP-121 b，以及擁有富含甲烷大氣的溫和土星質量行星 TOI-199 b，但 HD 80606 b 由於其極高離心率的軌道，展示了由軌道驅動的大氣化學成分的完整「季節性」翻轉，這在系外行星中獨樹一格。

透過捕捉這顆行星地獄般「夏季」的前、中、後過程，韋伯望遠鏡為天文學家提供了一部「即時電影」，呈現了在一天之內發生的氣候變化，其劇烈程度遠超地球數百萬年來的變遷。這些觀測的精準時間，得益於一個全球望遠鏡網路對行星軌道星曆表的修正，確保韋伯望遠鏡不會錯過這個短暫但關鍵的近日點觀測窗口。

這次成功的觀測任務，展示了地面望遠鏡 meticulous 的準備工作與韋伯望遠鏡太空級觀測能力的完美結合，將我們對銀河系中最猛烈天氣系統的認知推向了新的前沿。