【韦伯望远镜揭示超热木星WASP-121 b的双氦尾逃逸现象】2025年12月8日，蒙特利尔大学特拉奥特系外行星研究所（Trottier Institute for Research on Exoplanets, IREx）的天文学家利用詹姆斯·韦伯空间望远镜（James Webb Space Telescope, JWST）及其加拿大研制的近红外成像仪和无缝光谱仪（Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph, NIRISS），首次对一个行星逃逸大气层进行了完整轨道周期的连续监测。研究发现，气态巨行星WASP-121 b周围存在两条巨大的氦尾，其延伸范围超过行星轨道周长的一半。相关成果于当日发表于《自然·通讯》期刊。WASP-121 b是一颗超热木星（ultra-hot Jupiter），其轨道周期仅30小时。母星的强烈辐射将其大气层加热至数千摄氏度，导致氢、氦等轻元素气体持续逃逸。这一过程在数百万年时间尺度上足以显著改变行星的大小、成分和演化路径。此前观测仅在凌星（transit）期间捕捉到短暂的大气外流信号，无法确定其空间延展范围和时间演化特征。研究团队由IREx及蒙特利尔大学的博士后研究员罗曼·阿拉尔（Romain Allart）领导，通过NIRISS对WASP-121 b进行了近37小时不间断观测，覆盖超过一个完整轨道。这是迄今最完整的系外行星氦信号连续观测数据集。通过追踪红外波段氦原子的微弱吸收信号，研究人员发现WASP-121 b周围的气体云远超行星本体范围，信号持续时间超过半个轨道周期，创下大气逃逸连续探测时长纪录。更关键的是，氦粒子形成两条明显分离的尾流结构：一条为拖曳尾（trailing tail），被恒星辐射和星风推离恒星方向；另一条为前导尾（leading tail），在行星前方弯曲，可能受恒星引力向内牵引。两条尾流总跨度超过行星直径的100倍，覆盖行星与恒星间距的三倍以上。阿拉尔表示，氦外流持续时间之长令人震惊，这一发现揭示了系外行星大气层与恒星环境相互作用的复杂物理过程。当前大气逃逸计算机模型（如日内瓦大学开发并被本研究采用的模型）虽能解释单条彗尾状结构，但无法完全重现此次观测到的双尾结构。这表明恒星引力与星风在塑造外流过程中均起关键作用，迫切需要新一代三维模拟来理解其中物理机制。该发现是行星科学领域的转折点，要求研究者重新思考大气质量损失的模拟方式——不仅是简单外流，而需考虑与恒星相互作用的三维几何结构。这对于理解行星演化及气态巨行星能否剥离为裸岩石核心至关重要。该成果对行星演化理论具有深远意义。大气逃逸是决定行星最终状态的关键过程——是保持气态巨行星形态、收缩为海王星大小，还是剥离至岩石内核。实时观测WASP-121 b的动力学过程为数十亿年时间尺度的行星演化模型提供了独特检验平台，并可能解释"海王星荒漠"（Neptune desert）现象，即近距离小质量气态巨行星（热海王星）极为罕见，它们可能是大气被恒星侵蚀后的大行星残核。NIRISS是JWST四大科学仪器之一，由加拿大航天局主导，联合霍尼韦尔公司、蒙特利尔大学及加拿大国家研究委员会共同研制，在多项JWST系外行星前沿研究中发挥核心作用。该仪器使加拿大科学家能够探测遥远行星大气的成分、温度及逃逸过程。IREx博士后研究员、论文第二作者路易斯-菲利普·库隆贝（Louis-Philippe Coulombe）指出，NIRISS连续高精度数据是此次发现的关键。此次观测采用完整光变相位曲线（phase curve）策略，除逃逸大气外还可获取行星成分、气候及能量预算等多维度信息，充分展现了该仪器对全球系外行星研究界的综合价值。作为加拿大贡献该仪器的回报，加拿大天文学家在JWST运行初期获得数百小时保障观测时间，其中包括由戴维·拉弗尼埃（David Lafrenière）教授领导的200小时NEAT计划，本研究数据即来源于此。氦已成为探测大气逃逸的最有效示踪元素之一，JWST的极高灵敏度使其能在空前巨大的空间和时间尺度上被探测。虽然地面台站数据对确定外流动力学至关重要，但昼夜交替和天气条件限制其无法实现连续监测。未来JWST观测将检验WASP-121 b的双尾结构是特例还是热木星普遍特征，通过研究类似系统，科学家希望构建辐射与星风塑造行星大气的完整图景，从而更准确地预测行星命运。