天文学家揭示了美国宇航局詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST）拍摄的第一张系外行星照片。 这张图片显示了一个比木星重七倍的世界的明亮斑点，它围绕着一颗距离我们近 400 光年的恒星运行。 这一突破性的结果是该望远镜一系列早期系外行星发现中的最新成果，也是对未来太空望远镜对类地行星进行直接成像的技术测试。
“这令人振奋，”说 艾琳·卡特，加州大学圣克鲁兹分校的天文学家，也是处理图像的团队的一员。 “结果，老实说，非常好。”
JWST，望远镜 数十年的发展 它于 2021 年 XNUMX 月发射，现在距离地球一百万英里，于今年夏天全面投入使用。 它已经在宇宙的黎明观察了遥远的星系，并拍摄了木星的精美景色， 在其他早期结果中. 天文学家表示，该望远镜在观测系外行星方面的表现也比预期好 10 倍。
新图像，描述于 随附的论文 昨晚发在网上，来自 一个团队 由天体物理学家领导 萨沙欣克利 在英国埃克塞特大学。 研究人员将 JWST 指向快速旋转的恒星 HIP 65426，那里已知存在一颗行星； 智利超大望远镜上的 SPHERE 仪器 拍照 2017 年，Hinkley 的团队试图测试和表征 JWST 看到这颗行星的能力，称为 HIP 65426 b。
天文学家直接对大约两打系外行星进行了成像，但 JWST 将通过使用其 6.5 米宽的六角镜大大扩展其能力，超越任何地面天文台。 “这是一个充满希望的时刻，”说 布鲁斯·麦金托什，天体物理学家和加州大学天文台的新任主任。
热年轻的巨人
为了拍摄 HIP 65426 b，JWST 使用 一个小面具 称为日冕仪。 辛克利说，这揭示了这颗轨道行星，它的亮度要弱数千倍，就像“探照灯周围的萤火虫”。
HIP 65426 b 的轨道距离其恒星的距离大约是地球距离太阳的 100 倍，需要 630 年才能完成一个轨道。 这个距离意味着在恒星的强光下更容易看到行星； 再加上这颗行星的极端高温和亮度——它有大约 900 摄氏度的灼热温度，这是 14 万年前它形成时留下的热量——使它成为直接成像的主要目标。 “它的温度类似于蜡烛火焰，”说 贝丝·比勒，爱丁堡大学的天文学家，共同领导了该团队。
JWST 的大小和灵敏度使其能够从这颗行星上收集到比以往任何天文台都多的光。 （它的照片看起来比 SPHERE 的颗粒状，只是因为 JWST 观察到更长的红外波长。）这使得 Hinkley、Biller 和他们的团队能够改进对行星质量的估计，他们将其固定为大约 10 个木星质量，低于 SPHERE 估计的大约 1.4 个. 他们的结果也有助于确定这颗行星的半径，是木星的 XNUMX 倍。 简单的行星演化模型无法轻易解释这个世界的属性组合； 卡特指出，精确的新数据将使科学家能够相互测试模型并“加强我们的理解”。
HIP 65426 b 的表面特征在图像中不可见，但比勒说它“可能看起来像木星一样呈带状”，带有由温度和成分变化引起的带，并且在其大气中可能有由风暴或漩涡引起的斑点。
正如我们所知，这颗巨行星不适合生命生存，但它代表了科学家渴望更多了解的一类大型行星。 木星大概 发挥了关键作用 在雕刻我们的太阳系时，也许可以让地球上的生命占据上风。 “很高兴知道这是否适用于其他太阳系，”Macintosh 说。
因为 JWST 比预期的要稳定得多，科学家们说它应该能够拍摄比预期更小的系外行星——可能只有木星质量的三分之一。 “我们可以成像以前从未直接成像过的海王星和天王星等物体，”说 艾米丽里克曼，马里兰州太空望远镜科学研究所的天文学家，该研究所经营 JWST。
既然 JWST 的日冕仪已经通过了路试，欣克利认为天文学家将排队使用它来拍摄超凡脱俗的照片。 他希望在望远镜的使用寿命结束时看到“肯定有几十个”。 “我希望它更像是数百个。”
在遥远的天空中窥视
除了系外行星的照片，欣克利的团队将在未来几天宣布，他们在一颗疑似褐矮星（有时被称为“失败的恒星”）的大气中发现了一系列分子，该行星围绕一颗伴星运行。 该物体的重量几乎是木星的 20 倍，其质量刚好低于其核心可能开始聚变的阈值。
科学家们使用 JWST 上的一种仪器来分离光的频率，这一过程称为光谱学，科学家们发现水、甲烷、二氧化碳和钠都以前所未有的细节水平显示出来。 他们还在候选褐矮星的大气层中检测到了烟雾状的二氧化硅云，以前在此类物体中暗示过，但从未确定过。 欣克利说：“在我看来，这是有史以来获得的最伟大的亚星伴星光谱。” “我们从未见过这样的事情。”
这一发现是在上周发布的一个热门消息之后发布的，当时另一个天文学家团队报告说他们已经使用 JWST 检测二氧化碳 在距离地球 39 光年的名为 WASP-650 b 的巨大系外行星中，这是第一次在系外行星中看到这种气体。 他们还在大气中发现了一种神秘分子。 同一个团队还在研究另外两个巨大的世界，预计未来几个月的结果将有助于拼凑出几乎完整的像这样的气态巨行星的大气成分图。 “这就是詹姆斯韦伯的力量，”说 雅各布·比恩是芝加哥大学的天文学家，也是该团队的联合负责人。
团队负责人表示，这些观测还将建立一个“化学清单”，以显示 JWST 可能在更类似于地球的较小岩石世界的天空中检测到什么 娜塔莉·巴塔利亚，圣克鲁斯的天体物理学家。 她说，该团队计划在即将到来的气态巨行星观测中“将 JWST 推向极限”，这将“告诉我们我们可以在类地行星上做些什么”。
其他团队正在进行第一次 JWST 观测 特拉普-1，一颗相对较近的红矮星，由七个地球大小的岩石世界环绕。 其中几颗行星位于恒星的宜居带，那里可能有利于液态水甚至生命的条件。 虽然 JWST 无法直接对行星进行成像，但光谱学将有助于识别其大气中的气体——甚至可能暗示可能表明生物活动的气体。 “我们真正想要的是地球，”麦金塔说。
