韦伯望远镜首次发现一颗系外行星

华盛顿：除了提供大量关于早期宇宙的信息外，自2021年发射以来，詹姆斯·韦伯太空望远镜还获得了关于太阳系外各种已知行星（称为系外行星）的宝贵数据。现在，韦伯首次发现了一颗此前未知的系外行星。

研究人员表示，韦伯直接拍摄到了一颗年轻的类木巨行星，其大小与土星（太阳系第二大行星）相当，围绕一颗比太阳小的恒星运行，该恒星位于距地球约110光年的唧筒座。一光年是光在一年中行进的距离，约为5.9万亿英里（9.5万亿公里）。

自20世纪90年代以来，在已发现的约5900颗系外行星中，大多数是通过间接方法探测到的，例如观测行星经过恒星前方时恒星亮度的轻微变暗，这种方法被称为凌日法。其中不到2%的行星像韦伯对新发现的行星那样被直接成像。

虽然这颗行星在太阳系的背景下显得很大，但它实际上是迄今为止通过直接成像发现的质量最小的行星——比之前纪录保持者的质量小10倍。这说明了韦伯仪器的灵敏度。

这一发现是通过安装在韦伯中红外仪器（MIRI）上的法国制造的日冕仪实现的，该设备可以阻挡来自恒星的强光。

“韦伯开启了一扇新的窗口——从质量和行星到恒星的距离来看——这是迄今为止无法观测到的系外行星。这对于探索系外行星系统的多样性以及了解它们的形成和演化非常重要，”法国国家科学研究中心（CNRS）和巴黎天文台（LIRA/Observatoire de Paris）的天文学家、周三发表在《自然》杂志上的这项研究的主要作者安妮-玛丽·拉格朗日说道。

这颗行星围绕其主恒星TWA 7运行，其轨道距离约为地球到太阳轨道距离的52倍。从这个角度来看，太阳系最外层的行星海王星的轨道距离太阳的距离约为地球的30倍。发现系外行星的凌日法特别适用于发现那些靠近主恒星运行的行星，而不是像新发现的这颗行星那样距离较远的行星。

“间接方法为靠近恒星的行星提供了令人难以置信的信息。成像需要稳健地探测和表征更远的行星，通常是地球到太阳距离的10倍，”拉格朗日说。

行星系统的诞生始于一大团气体和尘埃（称为分子云），它在自身重力作用下坍缩形成中心恒星。围绕恒星旋转的剩余物质（称为原行星盘）形成了行星。

这项研究中的恒星和行星实际上是新生天体——大约600万岁，相比之下，太阳和太阳系的年龄约为45亿年。

由于观测这个行星系统的角度——基本上是从上方而不是侧面观察——研究人员能够分辨出剩余盘的结构。它有两个由岩石和尘埃物质组成的宽阔同心环状结构，以及一个狭窄的环，行星就位于其中。

研究人员尚不清楚这颗行星大气的组成，尽管未来的韦伯观测可能会提供答案。他们也不确定这颗行星是否因为年轻仍在通过积累周围的额外物质来增加质量。

虽然这颗行星是迄今为止直接成像的最小行星，但它仍然比像地球这样的岩石行星质量大得多，后者可能是寻找太阳系外生命的好候选者。尽管韦伯在近红外和中红外波长观测宇宙方面具有强大的能力，但它仍然无法直接对地球大小的系外行星成像。

“展望未来，我确实希望直接成像类地行星和寻找可能的生命迹象的项目将成为现实，”拉格朗日说。