韦伯望远镜首次发现未知系外行星 为何特别

韦伯望远镜首次发现一颗未知的系外行星TWA7 b。图为系外行星示意图。(NASA, ESA)

自2021年升空以来，詹姆斯‧韦伯太空望远镜（James Webb Space Telescope）除了提供大量有关早期宇宙的信息，也观测了多颗已知的太阳系外行星（exoplanets）。如今，韦伯望远镜首次直接发现一颗从未记录过的系外行星。

研究人员表示，这颗新发现的气体巨行星质量与土星（太阳系第二大行星）相当，约为太阳系最大行星木星的30%。它围绕一颗比太阳小的恒星运行。这颗恒星位于距地球约110光年的唧筒座（Antlia）内。一光年约为5.9兆英里（9.5兆公里）。（点击这里观看相关图片）

据路透社报导，自1990年代以来，天文学家已发现约5,900颗系外行星，其中大多是通过“凌日法”（transit method）等间接方法发现，即当行星经过母恒星前方、使恒星光线略为变暗的现象。至今，只有不到2%的行星被直接成像，包括韦伯此次新发现的这颗行星。

虽然这颗行星在我们太阳系中算得上很大，但它实际上是人类以直接成像方式拍摄到的质量最小的行星，其质量仅约为先前纪录保持者的十分之一，凸显出韦伯望远镜仪器极高的灵敏度。

这项发现得益于一套安装于韦伯望远镜中红外仪器（MIRI）上的法国制“日冕仪”（coronagraph），该装置可遮蔽母恒星强光，使原本被掩盖的微弱行星信号得以显现。

这项研究于周三发表在《自然》杂志上。该研究首席作者、法国国家科学研究中心（CNRS）与巴黎天文台（LIRA/Observatoire de Paris）天文学家安妮-玛丽‧拉格朗日（Anne-Marie Lagrange）指出，“韦伯望远镜开启了一扇观测新窗口，让我们首次可捕捉到以往无法观测的低质量、远距离系外行星。这对探索系外行星的多样性，以及理解其形成与演化过程极为重要。”

这颗新发现的系外行星被命名为TWA7 b，它绕行的母恒星名为TWA7，其轨道距离约为地球与太阳距离的52倍。相比之下，太阳系最外侧行星海王星，其轨道仅为地日距离的30倍左右。因此，像凌日法这类侦测近恒星行星的方法，无法发现如此远离母星的天体。

行星系统的诞生始于一个巨大的气体与尘埃云（称为分子云），在自身重力作用下坍缩，形成中心恒星。残余物质则环绕形成所谓“原行星盘”（protoplanetary disk），进而生成行星。

在这次研究中，这颗行星与其母恒星年龄仅约600万年，与约45亿岁的太阳系相比仍属“新生”。因此该系统仍然很热，与更古老的行星相比，它们也更明亮。由于观测角度几乎是从上方俯视，研究团队得以清楚辨识残余原行星盘的结构，包含两个宽广的环状尘埃结构与一个窄环——新行星正位于其中。

目前研究人员仍不清楚这颗行星的大气组成，也不确定其是否仍在吸积周围物质、持续增长。未来的韦伯观测有望厘清这些问题。

虽然这是迄今质量最小的直接成像系外行星，但仍远大于类地岩石行星，而后者才是搜寻生命的关键对象。尽管韦伯望远镜具备强大的红外观测能力，目前仍无法对地球大小的行星直接成像。

“我真心希望未来能实现对类地行星的直接成像与生命迹象搜寻。”拉格朗日说。