美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜不仅改变了我们理解宇宙的方式，还以令人惊叹的太空图像让世界眼花缭乱，从发光的恒星育婴室到我们太阳系中的行星。但当韦伯望远镜将目光转向遥远的系外行星时，图像看起来却截然不同。这些行星的轨道恒星远超太阳，因此极难捕捉。它们的恒星亮度是太阳的数千倍，而行星本身常常被眩光所掩盖，看起来像是微弱的光点。
天文学家利用詹姆斯·韦伯太空望远镜拍摄到了迄今为止观测到的最冷系外行星之一——武仙座14 c。这颗行星质量巨大，与木星相似，围绕着一颗类似太阳的恒星运行，位于一个倾斜度极高、混乱不堪的系统中，距离地球60光年。图片来源：NASA、ESA、CSA、STScI、威廉·巴尔默（约翰霍普金斯大学）、丹妮拉·巴达莱兹·加格利乌菲（阿默斯特学院）
然而，即使是这些微小的点也能告诉科学家很多信息。
在最新的观测中，韦伯太空望远镜拍摄到了武仙座14 c的图像，这是一颗寒冷的巨行星，围绕着一颗距离地球60光年的恒星运行。通过这颗太空中的冰冷小点，研究人员正在揭示有关该行星温度、异常轨道，甚至其大气行为的新细节，从而为了解外星世界的奇异动态提供了难得的机会。
这张照片拍摄的是武仙座14 c，它是一颗围绕距离地球60光年的恒星运行的行星，由美国宇航局詹姆斯·韦伯太空望远镜近红外相机（NIRCam）上的日冕仪拍摄。星号标记了主星武仙座14的位置，其光线被日冕仪遮挡（图中显示为白色轮廓的黑色圆圈）。图片来源：美国宇航局、欧空局、加拿大空间局、太空望远镜科学研究所、威廉·巴尔默（约翰·霍普金斯大学）、丹妮拉·巴达莱兹·加格利乌菲（阿默斯特学院）
得益于美国宇航局（NASA）的詹姆斯·韦伯太空望远镜，一个被科学家们描述为异常、混乱和奇特的遥远恒星系统终于清晰可见。韦伯望远镜利用其强大的近红外相机（NIRCam ），捕捉到了一张罕见的图像，该图像是已知的两颗行星之一，围绕着位于银河系中距离地球约60光年的武仙座14号恒星运行。
这颗名为“武仙座14 c”的行星因其令人难以置信的寒冷而引人注目。虽然天文学家已经发现了近6000颗系外行星，但只有极少数被直接拍摄到，而且其中大多数都极其炎热，温度高达数百或数千摄氏度。但韦伯望远镜的数据显示，这颗巨大的行星——武仙座14 c——其体积约为木星的七倍——温度仅为零下3摄氏度，仅为26华氏度。
这一突破已被《天体物理学杂志快报》接受发表，并最近在阿拉斯加安克雷奇举行的美国天文学会会议上进行了展示。
“系外行星越冷，就越难成像，因此，韦伯太空望远镜凭借其极高的红外灵敏度，开启了一个全新的研究领域，”新论文的共同第一作者、约翰·霍普金斯大学研究生威廉·巴尔默说道。“我们现在不仅可以将已成像的炽热年轻系外行星添加到星表中，还可以将比韦伯太空望远镜之前直接观测到的行星更冷的古老系外行星添加到星表中。”
韦伯太空望远镜拍摄的武仙座14 c图像也为人们提供了一个与韦伯太空望远镜以及其他地面和太空天文台详细研究过的大多数行星系统截然不同的行星系统视角。其中心恒星武仙座14几乎与太阳相似——它的年龄和温度与太阳相似，但质量略小，温度也略低。
这个系统中有两颗行星——武仙座14 b距离恒星更近，在韦伯图像中被日冕遮罩遮盖。这两颗行星不像我们的太阳系那样在同一平面上绕主恒星运行。相反，它们像一个“X”形相互交叉，恒星位于中心。也就是说，两颗行星的轨道平面彼此倾斜约40度。行星在绕恒星运行时会相互牵引。
这是第一次拍摄到位于如此错位的系统中行星的图像。
科学家们正在研究几种理论，以解释该系统中的行星是如何“偏离轨道”的。其中一个主流观点是，在系统形成初期，第三颗行星被猛烈地抛出后，行星开始分散。
“我们太阳系的早期演化主要受到自身气态巨行星的运动和引力的影响，”巴尔默补充道。“它们抛掷小行星，并重新排列其他行星。而在这里，我们看到的是一场更为剧烈的行星犯罪现场的后果。这提醒我们，类似的事情也可能发生在我们自己的太阳系，而像地球这样的小行星的命运往往是由更强大的力量决定的。”
韦伯的新数据不仅让研究人员进一步了解了 14 武仙座 c 的温度，还让他们了解了该行星的轨道和大气层的其他细节。
研究结果表明，这颗行星的轨道形状为高度椭圆形，或称橄榄球形，距离主恒星约14亿英里，比此前估计的更近。这大约是地球与太阳距离的15倍。平均而言，这将使14个武仙座c位于我们太阳系中土星和天王星之间。
利用韦伯日冕仪测量的行星亮度为 4.4 microns，结合已知的行星质量和系统年龄，暗示着其中存在一些复杂的大气动力学。
“如果一颗质量一定行星形成于40亿年前，然后由于缺乏维持其温度的能量来源而逐渐冷却，我们就可以预测它现在的温度，”阿默斯特学院的丹妮拉·C·巴达莱兹·加格利乌菲（Daniella C. Bardalez Gagliuffi）说道，她是这篇论文的共同第一作者，与巴尔默是共同第一作者。“附加信息，例如直接成像中感知到的亮度，理论上可以支持我们对该行星温度的估算。”
然而，研究人员的预期并不总是反映在结果中。对于14个武仙座c来说，在这个波长下的亮度比预期的要暗，对于这个质量和年龄的天体来说。不过，研究团队可以解释这种差异。这被称为碳不平衡化学，这种现象在棕矮星中很常见。
“这颗系外行星非常寒冷，我们目前研究得最透彻的最佳类比对象是温度最低的棕矮星，”巴达莱兹·加格利乌菲解释道。“在这些天体中，比如武仙座14 c，我们看到二氧化碳和一氧化碳存在于应该出现甲烷的温度下。这可以用大气中的翻腾来解释。低层大气中较高温度下产生的分子会很快被带到寒冷的高层大气中。”
研究人员希望韦伯拍摄的武仙座 14 c 图像只是对这个奇怪系统进行新阶段研究的开始。
虽然韦伯太空望远镜拍摄到的小光点包含了大量的信息，但未来对武仙座 14 的光谱研究可以更好地限制这颗有趣行星的大气特性，并帮助研究人员了解该系统的动态和形成途径。
詹姆斯·韦伯太空望远镜（Webb）是世界上最先进的太空科学天文台，旨在探索宇宙最深奥的问题。作为美国宇航局（NASA）的旗舰太空望远镜，以及与欧洲航天局（ESA）和加拿大航天局（CSA）的国际合作项目，韦伯望远镜正在彻底改变我们对宇宙的认知。它正在揭开太阳系内部的奥秘，探测遥远的系外行星，并探索早期宇宙，研究星系、恒星和行星的形成。凭借其强大的红外视觉能力，韦伯望远镜不仅揭示了宇宙的演化过程，还帮助我们更好地理解自身在宇宙中的位置。
编译自/scitechdaily