木星的双胞胎？韦伯望远镜揭开12光年外冰霜背后的秘密

这张关于气体巨型系外行星 Epsilon Indi Ab 的图像是用美国宇航局詹姆斯-韦伯太空望远镜的中红外成像仪（MIRI）上的日冕仪拍摄的。一个恒星符号标出了主恒星 Epsilon Indi A 的位置，它的光线被日冕仪遮挡，形成了用白色虚线标出的黑圈。Epsilon Indi Ab 是迄今直接成像的最冷系外行星之一。10.6 微米处的光被指定为蓝色，而 15.5 微米处的光被指定为橙色。MIRI 没有分辨出这颗行星，它是一个点光源。资料来源：NASA、ESA、CSA、STScI、Elisabeth Matthews（MPIA）

这颗行星的质量是木星的几倍，围绕着 K 型恒星 Epsilon Indi A（Eps Ind A）运行，其年龄与太阳相仿，但温度稍低。研究小组利用韦伯望远镜的中红外成像仪（MIRI）上的日冕仪对 Epsilon Indi Ab 进行了观测。此前只有几十颗系外行星被太空和地面天文台直接观测到。

团队成员、德克萨斯大学奥斯汀分校的卡罗琳-莫利（Caroline Morley）说："我们之前对这个系统的观测更多是对恒星的间接测量，这实际上让我们提前看到了这个系统中很可能有一颗巨行星在牵引恒星。这就是为什么我们的团队选择这个系统首先用韦伯望远镜进行观测。"

"这一发现令人兴奋，因为这颗行星与木星十分相似--它的温度更高一些，质量更大一些，但比迄今为止拍摄到的任何其他行星都更像木星，"第一作者、德国马克斯-普朗克天文研究所的伊丽莎白-马修斯补充说。

以前拍摄到的系外行星往往是最年轻、最热的系外行星，它们仍在辐射着最初形成时的大部分能量。随着行星在其生命周期中逐渐冷却和收缩，它们会变得明显更暗，因此更难成像。

马修斯解释说："冷行星非常暗淡，它们的大部分辐射都在中红外波段。韦伯望远镜非常适合进行中红外成像，这在地面上是很难做到的。我们还需要良好的空间分辨率来分离图像中的行星和恒星，韦伯望远镜的大镜面在这方面非常有帮助。"

Epsilon Indi Ab是目前直接探测到的最冷的系外行星之一，估计温度为35华氏度（2摄氏度）--比太阳系外任何其他被成像的行星都要冷，比除一颗自由漂浮的褐矮星以外的所有行星都要冷。这颗行星的温度仅比太阳系中的气态巨行星高出约 180 华氏度（100 摄氏度）。这为天文学家研究真正太阳系类似物的大气成分提供了一个难得的机会。

"数十年来，天文学家一直在想象这个星系中的行星；围绕 Epsilon Indi 运行的虚构行星一直是《星际迷航》剧集、小说和《光晕》等视频游戏的主题，"莫利补充说。"能亲眼看到一颗行星，并开始测量它的特性，实在令人兴奋。"

Epsilon Indi Ab 是目前已知的第十二颗距离地球最近的系外行星，也是比木星质量更大的行星。科学小组之所以选择研究 Eps Ind A，是因为该系统显示出可能存在行星体的迹象，使用的是一种叫做径向速度的技术，它可以测量主恒星沿着我们视线的前后摆动。

马修斯分享说："虽然我们预计这个系统中会有一颗行星，因为有径向速度迹象表明它的存在，但我们发现的这颗行星并不是我们预测的那样。它的质量大约是我们预计的两倍，距离恒星稍远，轨道也与我们预计的不同。造成这种差异的原因仍是一个未解之谜。这颗行星的大气层似乎也与模型预测的有些不同。到目前为止，我们只对大气层进行了一些光度测量，这意味着很难得出结论，但这颗行星在较短波长下比预期的要暗。"

研究小组认为，这可能意味着这颗行星的大气中有大量的甲烷、一氧化碳和二氧化碳在吸收较短波长的光。这也可能表明这颗行星的大气层非常浑浊。

系外行星的直接成像对于确定其特征尤为重要。科学家可以直接收集被观测行星的光线，并比较其在不同波长下的亮度。到目前为止，科学小组只在几个波长上探测到了 Epsilon Indi Ab，但他们希望将来能用韦伯望远镜再次对这颗行星进行光度和光谱观测。他们还希望用韦伯望远镜探测其他类似的行星，以发现它们大气层的可能趋势以及这些天体是如何形成的。

美国国家航空航天局即将推出的南希-格蕾丝-罗曼太空望远镜将使用日冕仪来展示直接成像技术，拍摄环绕类太阳恒星运行的类木星世界--这是以前从未做过的事情。这些成果将为未来的任务铺平道路，以便研究更加类似地球的世界。

这些结果是用韦伯望远镜的第1周期一般观测器程序2243拍摄的，已发表在《自然》杂志上。

编译自/scitechdaily