韦布望远镜取得历史性首次:直接成像土星大小的系外行星,开启了地外世界探索的新纪元。

韦布望远镜取得历史性首次:直接成像土星大小的系外行星,开启了地外世界探索的新纪元。

韦布望远镜取得历史性首次:直接成像土星大小的系外行星,开启了地外世界探索的新纪元。

Elegant Cambodian couple in traditional attire at Angkor Wat with an elephant in the background.
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詹姆斯·韦布空间望远镜(JWST)在天体物理学领域取得了里程碑式的飞跃,首次成功直接拍摄到此前未被探测到的系外行星TWA 7 b的图像。这项非凡的成就,详细发表在2025年6月25日《自然》杂志上的一项研究中,标志着我们在探索遥远行星系统方面迈出了重要一步。 自2022年投入使用以来,JWST在描绘系外行星特征方面发挥了重要作用,但直接成像一直是一个巨大的挑战。宿主恒星的巨大亮度通常会掩盖其轨道上行星的微弱光芒,迫使天文学家依赖凌星测光法和径向速度测量法等间接探测方法。尽管这些方法在识别系外行星方面很有效,但它们无法提供视觉确认。 这项发现背后的团队,由法国国家科学研究中心(CNRS)和巴黎天文台的安妮-玛丽·拉格朗日(Anne-Marie Lagrange)领导,利用了JWST的尖端MIRI仪器及其专门的日冕仪。这种巧妙的设备功能类似于微型日食,能够遮挡星光,从而揭示隐藏在星光背后的世界。通过瞄准处于“极轴朝向”(即我们直接沿着其自转轴方向观察)的年轻恒星系统,天文学家获得了周围尘埃碎片盘的无障碍视野,这些碎片盘是相对年轻、温暖行星的理想“摇篮”,它们在中红外波长下最易观测,而这正是韦布望远镜能力的最佳范围。 韦布望远镜聚焦于呈现同心环结构的TWA 7系统,其图像在一个狭窄的中心环内揭示了一个微弱而引人注目的信号源。在仔细排除了遥远背景星系等其他可能性后,研究人员得出结论,该信号源于一颗此前未被发现的系外行星。进一步的模拟证实了这一点,表明这样一颗行星的引力影响可以完美解释观测到的环状结构及其周围的空旷区域。 拉格朗日表示:“我们的观测揭示了一个强有力的行星候选者,它塑造了TWA 7碎片盘的结构,而且它的位置与我们预期发现的这个质量的行星完全吻合。”新命名的TWA 7 b估计大小与土星相当,质量大约是此前通过直接成像观测到的任何系外行星的十分之一。 这项发现不仅仅是找到了另一颗系外行星;它关乎我们成像能力的提升。它使天文学家更接近直接观测到与地球特征相似的行星,这与过去大多数直接观测中以气态巨行星为主的情况大相径庭。约翰霍普金斯大学和空间望远镜科学研究所的玛蒂尔德·马林(Mathilde Malin),也是这项新研究的合著者,强调指出:“这个观测站使我们能够捕捉到与太阳系中行星质量相似的行星图像。这代表着我们在理解包括我们自身在内的行星系统方面迈出了令人兴奋的一步。” 研究团队乐观地认为,韦布望远镜未来利用类似日冕仪技术的观测,将能够直接成像质量仅为木星等气态巨行星十分之一的行星。这一突破强调了地球和空间中的先进观测站,在揭示遥远系外行星奥秘以及推动寻找更小、潜在宜居的系外世界方面所发挥的关键作用。

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