詹姆斯韦伯太空望远镜赢得 “与时间赛跑” 来直接观测年轻系外行星

By Robert Lea

 published 14 October 2024

Exoplanets

天文学家不得不击败时钟在它消失了十年之前来看这颗系外行星。

当您通过我们网站上的链接购买时，我们可能会获得一个联盟佣金。这里是它如何工作的。Here’s how it works.

外星行星AF Leb b.的描画：内嵌是由詹姆斯·韦伯太空望远镜捕捉到的图像。 (Image credit: Robert Lea (created with Canva)/ K. Franson., et al/ the Astrophysical Journal Letters)

詹姆斯韦伯太空望远镜已经又直接成像了太阳系外质量最低的系外行星。这颗行星也是被耗资100亿美元太空望远镜直接观测到的距离它的恒星最近的行星。

这一成像是一场与太阳系外行星或“外行星”的“时间赛跑”，这颗行星即将消失在它的母恒星的耀眼的光后面，可能长达十年。

    行星AF Leporis b（AF Lep b）对创造纪录是不陌生的。2023年这颗系外行星或“外行星” 变成被直接观测发现的太阳系外质量最低的行星。然后通过“天体测量”测量它变成让它的质量被测量的最低质量世界，一种多年来监测一颗恒星的运动来识别被一颗环绕行星的引力牵引造成的“摆动”的技术，。

AF Lep b是一颗年轻的系外行星，被估计只有2300万岁老。如果这听起来古老的考虑地球被估计有46亿岁老。AF Lep b有一个约为木星的3.2倍的质量，宽度约为太阳系气态巨星的那个的1.2倍。

得克萨斯大学奥斯汀分校的研究员凯尔·弗兰森在一份声明中说，“AF Lep b刚好在是可探测的内边缘。即便它是超常灵敏的，但詹姆斯韦伯太空望远镜比我们在地面上最大的望远镜更小。我们正在观测更长的波长，这有使天体看起来更模糊的效果。当它们出现如此靠近时将一个来源与另一个来源分开是很难的” 。

然而，因为AF Lep b距离地球88光年，对詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）它出现只不过是一个斑点。幸运的是天文学家能从这样一个“斑点”学到很多东西

一座灯塔上的一只萤火虫

自20世纪90年代发现第一颗系外行星以来，外行星目录已激增至超过6000多个条目，还有数千个条目等待被确认。然而，这些中很少已经被直接成像。

大多数系外行星经由它们的对它们的宿主恒星的影响探测，要么当它们随它们穿过它们恒星的表面阻挡光线时要么从它们对恒星施加的引力牵引。

这是因为当从许多光年外观望时系外行星和它们的宿主恒星之间的角间距变得非常小，使它们难来区分并被恒星的光压倒。这能被认为是站在海上一艘船的甲板上并试图来看坐在一个灯塔照明灯上的一只萤火虫的光一样。

詹姆斯韦伯太空望远镜在观测系外行星围绕它们的恒星中有一个优势，这是一种叫日冕仪的仪器。这阻挡掉来自一颗恒星的光因此环绕恒星的行星是更容易被观测到的。AF Lep b是一个这样观测的很好对象，因为作为一颗非常年轻的行星它的“萤火虫光芒”是强的。

该团队要更多了解这颗系外行星的大气层，因为像AF Lep b这样与太阳系气态巨行星质量相似的行星是罕见的。但要做到这个团队不得不迅速行动。

由詹姆斯·韦伯太空望远镜在2023年10月和2024年1月看到的系外行星AF Lep b的图像。(Image credit: K. Franson., et al., The Astrophysical journal Letters)

对这些天文学家这场与时间的赛跑浮现了，因为这颗遥远的气态巨星目前正围绕在距离它的恒星大约是地球和太阳之间距离的八倍上，但从我们的角度它的轨道正在靠近恒星。

在它目前距离它的恒星的距离下，日冕仪阻挡AF Lep的 90%光，但随着这颗行星离它的恒星更近越来越多的光线将被阻挡直到这颗行星不能被詹姆斯韦伯太空望远镜看到为止，甚至有这个工具。

该团队可以已经等待AF Lep b从恒星的另一侧浮现，但有一个25个地球年的轨道，这可能在这变得可能的之前是一个十多年的时间。

团队成员、德克萨斯大学天文学家保勒（Brendan Bowler）在声明中说，“传统智慧一直是詹姆斯韦伯太空望远镜对在宽轨道上的低质量行星比地面设施更敏感，但是否它在小间距上有竞争力在发射之前是不清楚的，我们真的正在把仪器推向它的极限” 。

该团队从他们的观测发现AF Lep b有一个非常活跃的大气层，对流混合它的下层和上层之间元素。该团队围绕AF Lep b检测到比他们预期的更多的一氧化碳。他们假设强烈的上升气流是将这种气体带入行星高层大气层的唯一途径。

RELATED STORIES:

— This exoplanet circling a dead star may mirror Earth's fate  if our planet survives a dying sun, that is

— Extreme 'hot Jupiter' exoplanet stinks like rotten eggs and has raging glass storms

— Iron winds and molten metal rains ravage a hellish hot Jupiter exoplanet

研究小组对这颗系外行星有了更多的了解正在令人兴奋，但也许甚至更令人兴奋的是这些观测毕竟是可能的。这项研究是詹姆斯韦伯太空望远镜正在交付超出预期的的进一步证明。

保勒总结道，“在这个大图片中这些数据是在詹姆斯韦伯太空望远镜操作的第二年取的，这不仅关于我们现在知道的行星也关于我们即将发现的行星。这预示着我们将在未来几年看到一些令人兴奋的工作”。

“还有更多的事情要做” 。

该团队的研究发表在 the Astrophysical Journal上。