天文学者たちは、NASAのジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡を使用して、系外惑星の大気の最初の3次元マップを作成した。このマップは、400光年離れた超高温の木星型惑星WASP-18bの温度変動を明らかにする。この画期的な手法は、より小さな岩石惑星の研究に拡張される可能性がある。
メリーランド大学とコーネル大学の研究者たちがこの研究を主導し、2025年10月28日にNature Astronomyに掲載された。彼らは、3Dエクリプスマッピング、または分光エクリプスマッピングをWASP-18bに適用した。この惑星は、木星の10倍の質量を持つガスジャイアントで、23時間ごとに恒星を周回し、約5000°F（約2760℃）の高温に達し、潮汐固定されているため、常に一つの面を恒星に向けている。
この手法は、2023年の2Dマップを基にしており、JWSTの近赤外線イメージャおよびスリットレス分光器（NIRISS）のデータを用いている。惑星が恒星をエクリプスする際に複数の波長で光の変動を分析することで、チームは緯度、経度、高度の温度を再構築した。「この手法は、緯度、経度、高度の3つの次元を同時に探査できる唯一のものです」と、共同主著者のメガン・ワイナー・マンズフィールド（メリーランド大学天文学准教授）は述べた。「これにより、これらの天体をこれまでになく詳細に研究できるようになります。」
3Dマップは、星光が直接当たる円形のホットスポットを示し、周囲をより涼しいリングが囲んでいる。風が弱すぎて熱を均等に分布させられず、ホットスポットでは極端な熱により分子が分解され、水蒸気が減少している。「これを集団レベルで見てきました。涼しい惑星に水があり、熱い惑星に水がないというものです」とワイナー・マンズフィールドは説明した。「しかし、1つの惑星でこれが分断されているのを初めて見ました。1つの大気ですが、水のある涼しい領域と、水が分解されている熱い領域が見られます。」
共同主著者のライアン・チャレナー（コーネル大学ポスドク研究員）は、「エクリプスマッピングにより、ホスト星が明るすぎて直接見えない系外惑星を画像化できます」と指摘した。この方法は、惑星のトランジット時に1%未満の光の減少を測定し、特定の成層圏層に結びつける。JWSTのトランジット系外惑星コミュニティ初期リリースサイエンスプログラムの支援を受け、将来の観測により数百のホットジュピターや潜在的に岩石惑星のマップを洗練できる。マンズフィールドは、このツールが大気のない表面をマッピングして組成を推測できると付け加えた。