史上首次,韋伯直接拍到了系外行星,距離地球356光年

天空之城 2022/09/03 檢舉 我要評論

史上首次

NASA發布了詹姆斯.韋伯太空望遠鏡拍攝的系外行星HIP 65426b照片,這是韋伯望遠鏡首次直接拍攝到的系外行星圖像, 它距離地球356光年。

系外行星通常不發光,無法用望遠鏡直接觀測到,要發現它們都很難, 韋伯望遠鏡又是如何對它直接成像的?

HIP 65426b作為韋伯望遠鏡拍攝到的首個系外行星,又有什麼特殊之處,它適合人類居住嗎?

宇宙廣袤而空曠,恒星與恒星之間的距離動輒幾十上百光年,在這樣的距離下,大部分恒星都會變得暗淡, 只有一些大質量距離近的恒星能夠用肉眼看到點點星光,而行星本身不會發光,恒星的光芒還會把行星的反射光掩蓋住,尋找系外行星可謂是難上加難。

但一方面我們要發現地外文明,一方面還要為人類尋找第二個家園,所以對系外行星觀測是走向星辰大海的必經之路。

要確定恒星附近是否存在行星,最常用的是凌日法。

行星經過恒星周圍時,會遮擋住一部分恒星光芒,使恒星的亮度下降。持續觀測一段時間后,假如亮度的變化是有規律有周期性的,這就說明恒星周圍很可能有一顆行星在圍繞它運行,不過有時恒星非常亮,即使有行星凌日,也還是會淹沒在恒星的光暈中,這時就需要干涉空間衛星來消除掉恒星強力的光暈,從而發現行星。

凌日法雖然簡單而常用,但也有一定的局限性:它只能看到和地球處于 同一平面上的恒星的行星。

當凌日法不適用時,還可以通過恒星的微弱位移來判斷是否有行星存在,在太陽系中,太陽的引力牽扯著八大行星,讓行星圍繞它周期性的公轉,假如行星的質量夠大,它的引力也會對太陽產生影響,讓太陽存在一個非常小的圍繞行星公轉的軌道。

兩顆天體互相公轉時,恒星發出的光譜會出現多普勒頻移,依靠這個原理科學家就可以通過長期觀測恒星的微弱位移,判斷恒星周圍有沒有行星。

這兩種方法看似麻煩,但也是尋找系外行星最簡單最直接的方法,既然發現都這麼難, 韋伯望遠鏡又是如何對HIP 65426b直接成像呢?

韋伯望遠鏡并非人類對HIP 65426b的首次觀測,早在2017年,智利的歐洲天文台甚大望遠鏡首次發現了HIP 65426b,但在試圖對它進一步了解時,行星發出的紅外光被地球大氣層阻擋,從而無法獲得它的更多細節。

而韋伯望遠鏡地處拉格朗第二日點的背陽面,在這里太陽的光芒被地球遮擋,韋伯望遠鏡可以不受太陽影響,更重要的是韋伯望遠鏡搭載了極度靈敏的中紅外探測器(MIRI),MIRI是韋伯成像的主力軍, 它的工作溫度達到了不到7開爾文(零下226℃)。

在這個溫度下,可以極大減少自身紅外光對觀測的影響。因為遙遠星系的光芒過于微弱,如果保持儀器正常的溫度,那麼它自身的紅外光就會掩蓋住觀測對象的光芒,這就像在探照燈下很難發現一個螢火蟲。

除此之外,這張照片還要歸功于韋伯所搭載的日冕儀,上面我們提到,恒星的發出的強光會掩蓋來自系外行星的光,比如HIP 65426b的母恒星強度是 它的一萬倍,正常情況下,我們幾乎不可能直接觀測到它。

不過一方面HIP 65426b和母恒星的距離是 地日距離的100倍,這幫助了科學家在圖像中識別到它,另一方面則是因為日冕儀遮住了遙遠的恒星,減少了強光干擾。

如此費盡周折,這顆行星的具體情況如何呢?

在這張照片中,白色五角星就是被日冕儀遮掉的母恒星HIP 65426,而黃橙色的光點即是距離我們356光年的HIP 65426b,它和母恒星的軌道距離大約是地球距離太陽的100倍,這使得它圍繞母恒星公轉一周需要整整630年的時間。

我們生活在一顆具有45億年歷史的行星上,而HIP 65426b的年齡只有1400萬年,是一顆非常年輕的行星,這時的行星尚未冷卻,形成時的熱量依然在發揮余溫,所以它有著極端的高溫和亮度。

科學家估測,HIP 65426b的表面溫度 至少有900攝氏度,而太陽系中距離太陽最近的水星溫度也僅僅為427℃。

和地球不同,HIP 65426b是一顆氣態行星,和木星類似,雖然它的表面特征在圖像中不可見,但科學家認為它看起來可能會像木星一樣具有溫度和成分變化引起的云帶,并且大氣中還有因風暴或漩渦引起的斑點。

這樣來看,HIP 65426b顯然不適合任何生命生存,不過這并不是韋伯望遠鏡觀測它的主要意義, 有了第一顆直接成像的系外行星,以后就會有更多,韋伯望遠鏡的星辰大海之路才剛剛開始。

搶先看最新趣聞請贊下面專頁

用戶評論