惑星科学：WASP-39bの中間赤外線透過スペクトルにおける二酸化硫黄

最近、ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡（JWST）の近赤外線観測から、高温（約1100 K）で土星質量の系外惑星WASP-39bの大気中に二酸化硫黄（SO₂）が存在すると推測された。これは、高温の系外惑星大気において光化学が重要な過程であることを示唆している。その理由は、熱化学平衡下のSO₂の存在量が、H₂OとH₂Sの光化学反応から生成される量（1～10 ppm）に比べて少ない（< 1 ppb）からである。しかし、このSO₂についての推測は、WASP-39bの透過スペクトルにおける4.05 μmでの単一の小さい分子的特徴からなされたものであるため、SO₂存在量をよりよく絞り込むには、異なる波長における他のSO₂吸収帯の検出が必要である。本論文で我々は、JWSTの中間赤外線観測装置（MIRI）の低分散分光装置（LRS）によって測定されたWASP-39bの5～12 μmの透過スペクトルにおいて、7.7 μmと8.5 μmにSO₂のスペクトル特性を検出したことを報告する。この観測結果は、SO₂の存在量が（1σの範囲で）0.5～25 ppmであることを示唆しており、これは以前の結果と一致する。我々はまた、SO₂だけでなく、幅広い水蒸気吸収特性や、10 μmより長い波長でのトランジット深さの原因不明の減少も見いだした。得られたスペクトルを大気フォワードモデルグリッドでフィッティングした結果、WASP-39bの大気中の重元素含有量（金属量）は太陽の約7.1～8.0倍であると導出され、広い波長域にわたって光化学反応がWASP-39bのスペクトルを形作っていることが実証された。

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