Observing exoplanets through transmission spectroscopy supplies detailed information on their atmospheric composition, physics, and chemistry. Prior to JWST, these observations were limited to a narrow wavelength range across the near-ultraviolet to near-infrared, alongside broadband photometry at longer wavelengths. To understand more complex properties of exoplanet atmospheres, improved wavelength coverage and resolution are necessary to robustly quantify the influence of a broader range of absorbing molecular species. Here we present a combined analysis of JWST transmission spectroscopy across four different instrumental modes spanning 0.5-5.2 micron using Early Release Science observations of the Saturn-mass exoplanet WASP-39b. Our uniform analysis constrains the orbital and stellar parameters within sub-percent precision, including matching the precision obtained by the most precise asteroseismology measurements of stellar density to-date, and further confirms the presence of Na, K, H$_2$O, CO, CO$_2$, and SO$_2$ atmospheric absorbers. Through this process, we also improve the agreement between the transmission spectra of all modes, except for the NIRSpec PRISM, which is affected by partial saturation of the detector. This work provides strong evidence that uniform light curve analysis is an important aspect to ensuring reliability when comparing the high-precision transmission spectra provided by JWST.

Abstract We present a JWST Near-InfraRed Spectrograph (NIRSpec) transmission spectrum of the super-Earth exoplanet L 98-59 c. This small ( R p = 1.385 ± 0.085 R ⊕ , M p = 2.22 ± 0.26 R ⊕ ), warm ( T eq = 553 K) planet resides in a multiplanet system around a nearby, bright ( J = 7.933) M3V star. We find that the transmission spectrum of L 98-59 c is featureless at the precision of our data. We achieve precisions of 22 ppm in NIRSpec G395H’s NRS1 detector and 36 ppm in the NRS2 detector at a resolution R ∼ 200 (30 pixel wide bins). At this level of precision, we are able rule out primordial H 2 –He atmospheres across a range of cloud pressure levels up to at least ∼0.1 mbar. By comparison to atmospheric forward models, we also rule out atmospheric metallicities below ∼300× solar at 3 σ (or, equivalently, atmospheric mean molecular weights below ∼10 g mol −1 ). We also rule out pure methane atmospheres. The remaining scenarios that are compatible with our data include a planet with no atmosphere at all, or higher-mean-molecular-weight atmospheres, such as CO 2 - or H 2 O-rich atmospheres. This study adds to a growing body of evidence suggesting that planets ≲1.5 R ⊕ lack extended atmospheres.

Transmission spectroscopy has been a workhorse technique used over the past two decades to constrain the physical and chemical properties of exoplanet atmospheres

Abstract Planets between the sizes of Earth and Neptune are the most common in the Galaxy, bridging the gap between the terrestrial and giant planets in our solar system. Now that we are firmly in the era of JWST, we can begin to measure, in more detail, the atmospheres of these ubiquitous planets to better understand their evolutionary trajectories. The two planets in the TOI-836 system are ideal candidates for such a study, as they fall on either side of the radius valley, allowing for direct comparisons of the present-day atmospheres of planets that formed in the same environment but had different ultimate end states. We present results from the JWST NIRSpec G395H transit observation of the larger and outer of the planets in this system, TOI-836c (2.587 R ⊕ , 9.6 M ⊕ , T eq ∼ 665 K). While we measure average 30-pixel binned precisions of ∼24 ppm for NRS1 and ∼43 ppm for NRS2 per spectral bin, we do find residual correlated noise in the data, which we attempt to correct using the JWST Engineering Database. We find a featureless transmission spectrum for this sub-Neptune planet and are able to rule out atmospheric metallicities <175× solar in the absence of aerosols at ≲1 mbar. We leverage microphysical models to determine that aerosols at such low pressures are physically plausible. The results presented herein represent the first observation from the COMPASS (Compositions of Mini-Planet Atmospheres for Statistical Study) JWST program, which also includes TOI-836b and will ultimately compare the presence and compositions of atmospheres for 12 super-Earths/sub-Neptunes.

Abstract We present the first broadband near- to mid-infrared (3–12 μ m) transmission spectrum of the highly irradiated ( T eq = 981 K) M-dwarf rocky planet L 168-9 b (TOI-134 b) observed with the Near-infrared Spectrograph and Mid-infrared Instrument (MIRI) instruments aboard JWST. We measure the near-infrared transit depths to a combined median precision of 20 ppm across the three visits in 54 spectroscopic channels with uniform widths of 60 pixels (∼0.2 μ m wide; R ∼ 100), and the mid-infrared transit depths to 61 ppm median precision in 48 wavelength bins (∼0.15 μ m wide; R ∼ 50). We compare the transmission spectrum of L 168-9 b to a grid of 1D thermochemical equilibrium forward models, and rule out atmospheric metallicities of less than 100× solar (mean molecular weights <4 g mol −1 ) to 3 σ confidence assuming high surface pressure (>1 bar), cloudless atmospheres. Based on photoevaporation models for L 168-9 b with initial atmospheric mass fractions ranging from 2% to 100%, we find that this planet could not have retained a primordial H/He atmosphere beyond the first 200 Myr of its lifetime. Follow-up MIRI eclipse observations at 15 μ m could make it possible to confidently identify a CO 2 -dominated atmosphere on this planet if one exists.