JWST-SUPER I：来自MIRI对HD 106315 c观测的受辐照暖海王星大气新见解
JWST-SUPER I: New insights into irradiated warm Neptunes atmospheres from MIRI observations of HD 106315 c
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- Space Telescope Science Institute（太空望远镜科学研究所）
- Department of Astrophysics/IMAPP, Radboud University（拉德堡德大学天体物理系/IMAPP）
- Radboud University（拉德堡德大学）
- SRON, Space Research Organisation Netherlands（荷兰空间研究组织 SRON）
- Institute of Astronomy & Astrophysics, Academia Sinica（中央研究院天文及天文物理研究所）
- School of Physics & Astronomy, Space Park Leicester, University of Leicester（莱斯特大学物理与天文学学院，太空公园莱斯特）
- University of Vienna, Department of Astrophysics（维也纳大学天体物理系）
- ETH Zürich, Institute for Particle Physics and Astrophysics（苏黎世联邦理工学院粒子物理与天体物理研究所）
- ASTRON, Netherlands Institute for Radio Astronomy（荷兰射电天文研究所 ASTRON）
- Université Paris-Saclay, Université Paris Cité, CEA, CNRS, AIM（巴黎萨克雷大学、巴黎西岱大学、法国原子能和替代能源委员会、法国国家科学研究中心、天体物理学与信息学实验室）
- Leiden Observatory, Leiden University（莱顿大学莱顿天文台）
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中文总结 AI 辅助
本研究利用JWST MIRI和HST WFC3数据反演暖海王星HD 106315 c的大气成分，检测到水和氨，但未发现含硫分子，表明其大气富金属且处于硫贫乏化学状态。
中文摘要 AI 辅助
含硫分子最近已成为JWST观测系外行星大气光化学的强有力示踪剂。在几颗暖巨行星中，SO$_2$被检测为紫外驱动化学处理的产物，表明恒星辐照、大气金属丰度和硫化学之间存在密切联系。这些趋势是否延伸到围绕更热恒星运行的海王星质量行星，在很大程度上仍未探索。我们研究了暖海王星HD 106315 c的大气成分，这是一颗围绕F型主序星运行的海王星质量行星，处于强紫外（UV）辐照环境中。我们报告了使用JWST上的MIRI低分辨率光谱仪获得的HD 106315 c在5至12 $\mu$m之间的低分辨率透射光谱。我们的工作还包括对HST WFC3 G141模式对HD 106315 c的档案数据的重新分析，以及同时进行的XMM和Swift在紫外和X射线波长范围内对恒星的监测。结合档案HST WFC3数据，我们检测到H$_2$O，并发现NH$_3$的初步证据，反演得到$\log_{10}$(H$_2$O)$=-1.40^{+0.40}_{-0.74}$和$\log_{10}$(NH$_3$)$=-2.47^{+0.57}_{-0.89}$，以及等温终止线温度$747^{+150}_{-155}$ K。我们对CH$_4$、SO$_2$和CS$_2$设置了严格的上限，尽管该行星受到强烈辐照，但未发现任何含硫物种的可靠证据。推断的水丰度表明大气强烈富金属。升高的固有温度可以通过碳-硫耦合来调和CH$_4$和CS$_2$的未检测，而SO$_2$的缺失则指向大气硫储量减少或接近太阳至轻度增强的C/O比，并将HD 106315 c置于富硫和贫硫化学状态之间的过渡区域。
英文摘要
Sulphur-bearing molecules have recently emerged as powerful tracers of atmospheric photochemistry in exoplanets observed with JWST. In several warm giant planets, SO$_2$ has been detected as a product of UV-driven chemical processing, suggesting a close connection between stellar irradiation, atmospheric metallicity, and sulphur chemistry. Whether these trends extend to Neptune-mass planets orbiting hotter stars remains largely unexplored. We investigate the atmospheric composition of the warm Neptune HD 106315 c, a Neptune-mass planet orbiting an F-type host star and subjected to a strong ultraviolet (UV) irradiation environment. Here, we report the low-resolution transmission spectrum between 5 and 12 $μ$m of HD 106315 c obtained with the MIRI Low-Resolution Spectrometer on-board JWST. Our work also includes re-analysis of archival data from HST WFC3 G141 mode of HD 106315 c, as well as contemporaneous XMM and Swift monitoring of the star in the UV and X-ray wavelength ranges. Together with the archival HST WFC3 data, we detect H$_2$O and find tentative evidence for NH$_3$, retrieving abundances of $\log_{10}$(H$_2$O)$=-1.40^{+0.40}_{-0.74}$ and $\log_{10}$(NH$_3$)$=-2.47^{+0.57}_{-0.89}$, together with an isothermal terminator temperature of $747^{+150}_{-155}$ K. We place stringent upper limits on CH$_4$, SO$_2$, and CS$_2$, finding no robust evidence for any sulphur-bearing species despite the intense irradiation received by the planet. The inferred water abundance implies a strongly metal-enriched atmosphere. Elevated intrinsic temperatures can reconcile the non-detections of CH$_4$ and CS$_2$ through carbon--sulphur coupling, while the absence of SO$_2$ points toward a reduced atmospheric sulphur inventory or a near-solar to mildly enhanced C/O ratio, and places HD 106315 c near the transition between sulphur-rich and sulphur-poor chemical regimes.
