天文学：温暖な系外惑星WASP-80bの大気全体にあるメタン

巨大系外惑星の大気において炭素や酸素を主として含むガスの存在量から、大気化学と惑星形成過程に関する知見が得られる。約1000 K以下の大気では、メタン（CH₄）が、考えられるさまざまな大気組成にわたって支配的な炭素含有種になるはずであることが、熱化学から示唆されている。この予想は、太陽系の惑星に当てはまり、褐色矮星や直接撮像系外惑星の大気でも確認されている。しかし、トランジット系外惑星の大気中のCH₄は、地上からの高分散光トランジット観測では、WASP-80bの暫定的な検出を含め、いくつかの検出例が報告されているものの、宇宙望遠鏡の分光観測ではまだはっきりとは検出されていない。本論文で我々は、ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡（JWST）搭載のNIRCamを用いて、825 Kの温暖な木星型惑星WASP-80bの大気透過光スペクトルおよび放射光スペクトルを2.4～4.0 μmの範囲で観測した結果を報告する。両スペクトルには、6σ以上の有意性でCH₄の存在を示す強力な証拠が認められた。透過光スペクトルと放射光スペクトルから求められたCH₄の存在量は互いに整合的であり、大気C/O比が太陽のそれ以下で、大気金属量は太陽の5倍程度であった。この結果は、理論的予測と整合的である。

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