“变革性的时刻”：詹姆斯·韦伯太空望远镜首次展示外星世界

詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST）刚刚发布了第一张行星绕着遥远恒星运行的直接图像。

上图：JWST 在不同滤镜中的系外行星 HIP 65426 b 的新图像。

这颗气态巨行星的微弱光芒是在 350 光年外的一颗年轻恒星附近捕捉到的，这证明了该望远镜直接观察系外行星的能力 —— 这在技术上是一项艰巨的任务，但它为我们研究外星世界提供了一种不同于最常用的间接方法的工具。

英国埃克塞特大学的物理学家和天文学家萨沙·欣克利（Sasha Hinkley）表示：“这是一个变革的时刻，不仅对韦伯来说是这样，对天文学来说也是这样。”

迄今为止，在太阳系外的银河系中，已经有5000多颗行星围绕恒星运行。在这些系外行星中，大多数都是通过它们对主星的影响而间接观测到的。

当一颗系外行星从我们和它的主恒星之间经过时，恒星的光会变暗。虽然只有一点点，但如果我们每隔一段时间就检测到这些变暗事件，我们就可以推断出有一颗绕轨道运行的系外行星的存在。

同样地，一颗系外行星的存在会对它的恒星产生微小的引力，我们还可以通过恒星光波长的规律性变化来探测到这一点。这两种技术都适用于离恒星非常近的系外行星。

实际上，我们很少能直接观测到系外行星。到目前为止，只有大约20颗行星被拍摄到了高对比度的图像。系外行星距离我们的仪器非常远、非常小、非常昏暗，特别是与它们的主恒星发出的光相比。

上图：JWST 在不同滤镜中的系外行星 HIP 65426 b 的新图像。

一颗系外行星可能比它们绕行的恒星衍射的光晕暗许多数量级；然而，它是我们描述系外行星的最佳工具，这些系外行星以很宽的间隔绕着恒星运行，具有非常长的多年轨道。

太阳系外行星科学家对 JWST 寄予厚望，因为它的灵敏度很高。现在看来，这些希望是有根据的。

这次韦伯望远镜拍摄到的这颗系外行星名为“HIP 65426 b”，它围绕着一颗名为“HIP 65426” 或“HD 116434”的 A 型主序星运行，距离约为 110 个天文单位，是地球与太阳之间距离的 110 倍。

它是在2017年被欧洲南方天文台的超大望远镜 SPHERE 发现的。它配备了一个名为日冕仪（VLT）的附件，可以将恒星发出的光最小化，以看到这颗系外行星的光芒。在 VLT 探测到的近红外波长中，这颗系外行星比它的恒星要暗1万倍左右。

由于 JWST 身处在太空中，因此不受大气干扰的影响，并且可以观察到比 VLT 更长的红外波长，因此 JWST 的观测已经能够揭示关于这颗系外行星的新细节。

例如，他们帮助研究人员确定了 HIP 65426 b 大约是木星质量的 7.1 倍。因此，它可能是一个气态巨行星，不太可能像我们所知的那样适合生命存在。

即使是在 JWST 的 MIRI 仪器观测到的中红外波长下，探测任务也是一项具有挑战性的工作，因为这颗系外行星仍然比恒星要暗几千倍。

尽管如此，JWST 还是能够在所有七个观测滤波器中探测到 HIP 65426 b，并首次实现了对波长超过5微米的系外行星的直接探测。

加州大学圣克鲁兹分校的天文学家艾伦·卡特（Aarynn Carter）说：“获得这幅图像就像在挖掘太空宝藏。一开始，我只能看到恒星发出的光，但经过仔细的图像处理，我能够去除这些光，最终发现这颗行星。”

该团队表示，韦伯望远镜的对比度超出了预期的10倍 —— 这对于高对比度的直接系外行星成像极为重要。在实现的对比度性能上，研究小组预计，这台望远镜将能够看到小到木星质量的三分之一的系外行星，轨道间距超过100个天文单位。

天文学家艾伦·卡特表示：“我认为最令人兴奋的是，我们才刚刚开始。未来还会有更多系外行星的图像，它们将塑造我们对它们的物理、化学和形成的整体理解。我们甚至可能会发现以前未知的行星。”

该团队的研究已经提交给预印本服务器 arXiv，并已提交给同行评审。

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