韦伯望远镜用它的首次直接成像一颗我们太阳系外的行星做出重大突破

资深撰稿人 Jamie Carter

Sep 1, 2022,10:18am EDT

SCIENCE

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解释的天文学家已经获得了首次用韦伯望远镜从来的系外行星的直接图像。ESA/ATG MEDIALAB

在一个对天文学家的突破中詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)已经首次拍摄了一颗太阳系外的行星的直接图像。

这颗叫HIP65426b的类木星行星环绕着一颗距离地球约385光年的矮星。它的成像可以帮助科学家发现许多更小类型的系外行星。

可能来发现一颗系外行星最困难的方法之一，詹姆斯·韦伯太空望远镜首次尝试直接的成像的成功恰在韦伯望远镜探测到了另一颗系外行星周围的二氧化碳几天后。

埃克塞特大学物理和天文学系的副教授萨沙·欣克利说，“这些图像看起来比我们多年前产生的模拟图像更好” ，他是13个詹姆斯·韦伯太空望远镜早期发布科学项目之一的首席研究员。

欣克利说，“对这个直接的从系外行星大气层中捕获光子并将持续未来20年左右的新时代这是一个特别令人兴奋的开始” ，描述这个时刻为一个“重要的里程碑” 。

这些图像被在线发布作为直接系外行星的观察的詹姆斯·韦伯太空望远镜早期发布科学计划部分的预印本。

这张照片显示在不同波段的红外光中的系外行星HIP 65426 b，就像从詹姆斯·韦伯太空望远镜看到的一样：紫色显示近红外相机NIRCam仪器在3.00微米的视图，蓝色显示近红外相机NIRCam仪器在4.44微米的观望，黄色显示中红外相机MIRI仪器在11.4微米的，红色显示中红外MIRI仪器在15.5微米的视图。这些图像看起来不同的，因为不同的韦伯仪器捕捉光的方式。每个仪器内都有一套叫日冕仪的罩子，封锁主恒星的光以便行星能被看到。每张图像中的小白星标记宿主星HIP65426的位置，这已经被用日冕仪和图像处理减去。近红外相机NIRCam图像中的条形形状是望远镜光学的伪影而不是场景中的物体。Credit: NASA/ESA/CSA, A Carter (UCSC), the ERS 1386 team, and A. Pagan (STScI). NASA/ESA/CSA, A CARTER (UCSC), THE ERS 1386 TEAM, AND A. PAGAN (STSCI).

什么是HIP 65426 b？

HIP 65426 b是木星质量的6到12倍。按照美国宇航局它用630.7个地球年从92个天文单位环绕它的恒星------这是冥王星距离太阳远的两倍。

2017年7月，科学家们用光谱偏振高对比度系外行星再搜索仪器（SPHERE）首次发现了它，这是在智利的欧洲南方天文台非常大望远镜(VLT)的一个“行星发现者”。发现者提出它有一个“温暖、尘土飞扬埃的大气层”。

韦伯怎样拍摄这张系外行星图像

天文学家用了姆斯·韦伯太空望远镜的两个关键仪器来捕获这颗系外行星------它的近红外照相机(NIRCam)和中红外仪器(MIRI)。

来自一颗恒星对周围尘埃的眩光能使它不能从围绕系外行星来探测微弱的反射光。提示一个日冕仪，一个黑色的被精确定位在恒星前面来阻挡它的光线的圆盘。

欣克利说，“我们选择了这颗恒星，因为我们知道它有过一个很好建成的对直接成像是成熟的行星，因此将是一个来测试詹姆斯·韦伯太空望远镜日冕仪的第一个杰出目标。”

近红外相机的使命是探测来自最早的恒星和星系的光。它不仅配备了各种滤光器来创建不同波长的观测，而且还配备了一个日冕仪封锁来自恒星的光。这正是研究人员过去围绕它的宿主星发现HIP 65426 b的。中红外仪器是一个照相机和一个光谱仪，在电磁光谱的中红外区域看光。

天文学家用了詹姆斯·韦伯太空望远镜的两个关键仪器来捕获这颗系外行星------它的近红外照相机(NIRCam)和它的中红外仪器(MIRI)。.A. CARTER (UCSC)

韦伯超过预期

按照在直接成像HIP65426b中精度是一切的作者，姆斯·韦伯太空望远镜似乎比预测的更高10倍。这颗行星仅被首先观察日冕仪周围残留的星光的确切结构和强度然后减去它之后留下这颗行星定位。

加州大学圣克鲁兹分校的主要作者兼博士后学者奥林卡特说，他说，“这个结构随着时间演变，但因为姆斯·韦伯太空望远镜是如此稳定它的变化并不像我们名义上的预测的那么大。该望远镜是比我们预期的更敏感的而且也非常稳定的” 。他补充说，这要归功于姆斯·韦伯太空望远镜的设计、建造和调试背后的所有人。

为什么这个系外行星的直接图像如此重要

HIP 65426 b的图像是詹姆斯·韦伯太空望远镜能改变天文学家的直接成像行星的能力并梳理出关于它的大气层和组成的细节的证明。

它的主要武器是它的来在被指为微米的各种波长的红外光中看的能力------这是以前没有一个望远镜能够做到的。卡特说，“这是我们从来第一次已经成像了超过5微米的行星，现在我们有了这种能力，我们能覆盖这些天体的全部发光波长范围” 。这个新的波长将帮助科学家计算系外行星的光度、质量、温度和半径。

它还可以帮助科学家发现更小的系外行星。卡特说，“我们已经证明詹姆斯·韦伯太空望远镜对更低质量的系外行星比我们之前已经能够探测到的更敏感。以前我们已经被限制探测超级木星，但现在为正确的目标我们有潜力成像类似天王星和海王星的天体” 。

系外行星黄蜂39b。黄蜂39b是一个所谓的热土星 ...GETTY

詹姆斯·韦伯太空望远镜对地面望远镜

詹姆斯·韦伯太空望远镜似乎能以一个比地面望远镜改进一个数量级直接探测到系外行星。除了能够看红外线外，詹姆斯·韦伯太空望远镜的测量结果远更精确。

卡特说，“由于更高的热背景和来自地球大气层的碲污染，红外线中的地面观测是非常困难的” 。

HIP 65426 b的观测是1386提案中的第一个，一个39小时的来推JWST的高对比度成像到极限并建立参考质量数据的项目。

该提议还将研究另外两个目标------一颗围绕一颗名为HD141569A（在天秤座中距离320光年）的恒星的尘埃盘，另一颗名为VHS 1256b的环绕一对双星的系外行星（在乌鸦星座中距离41光年）。

詹姆斯·韦伯太空望远镜的二氧化碳检测

就在几周前，詹姆斯·韦伯太空望远镜已经首次在一颗系外行星的大气层中探测到二氧化碳。它于2022年7月10日在JWST的第一颗系外行星WASP-39b的大气层中发现了这种气体，它是地球大气层的一个重要组成部分。詹姆斯·韦伯太空望远镜做出一个正式观测的WASP-39b是一颗热气体巨星，围绕着环绕一颗距离地球约700光年的类太阳恒星。

韦伯是从来建造的最雄心勃勃、最复杂的空间科学望远镜，有一个6.5米的主镜，能够探测遥远恒星和星系的微弱光。它只被设计来探测由遥远的恒星、行星、气体和尘埃云发射的红外光。

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我（Jamie Carter）是一名经验丰富的科学、技术和旅行记者和天星观察家，写关于探索夜空、太阳月食和月食的文章，..

https://www.forbes.com/sites/jamiecartereurope/2022/09/01/webb-telescope-makes-major-breakthrough-with-its-first-direct-image-of-a-planet-outside-our-solar-system/?sh=4787f6594b12