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史上首次！科學家直接拍攝到巨大系外行星，別再說他們瞎編了

2021.03.22

到目前為止，人類已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了超過4000顆系外行星，不過絕大部分都是通過間接法。

所謂的間接法，就是通過系外行星對宿主恒星的干擾，間接證明它們的存在，以及它們的一些參數(shù)。比如我們介紹過的徑向速度法，是通過系外行星對宿主恒星位置的擾動導致的多普勒效應來觀測；凌日法，就是利用系外行星對宿主恒星遮擋導致其亮度下降的現(xiàn)象來觀測。由于質(zhì)量越大的行星對恒星的干擾越明顯，所以我們目前發(fā)現(xiàn)的系外行星普遍都非常巨大。

我們之所以不得不通過間接法來發(fā)現(xiàn)系外行星，是因為直接的觀測實在太難了。如果系外行星距離宿主恒星太近，那么很容易就會淹沒在宿主恒星的光芒之中，就像你無法在白天時看到太陽旁邊的水星和金星一樣，而且對于系外行星來說，這個距離還要更廣一些；如果離宿主恒星太遠，那么它本身就會過于暗淡，就像我們即使借助望遠鏡也極難觀測到冥王星，而且它們溫度過低，也無法通過紅外線來觀測。

通常來說，我們會將兩種方法進行結合。當科學家利用那些間接的方法發(fā)現(xiàn)系外行星后，會尋找機會利用直接成像法證明它們的存在并進行觀測。即便如此，我們此前能夠直接成像的系外行星仍然只有幾十顆。這些被直接成像的系外行星要么是孤獨地環(huán)繞在宿主恒星周圍，即使有兩顆恒星擁有多個行星，但這些恒星都和太陽非常不一樣。

我們希望能夠直接觀測到和太陽系類似的恒星系，這可以幫助我們更好地理解自己生存的家園。

直到最近，我們終于實現(xiàn)了突破，歷史上首次在類太陽恒星周圍直接拍攝到了圍繞它公轉(zhuǎn)的兩顆系外行星，讓我們能夠更加清楚地看到遙遠的行星世界。

這顆類太陽恒星，被命名為TYC 8998-760-1，是一顆非常年輕的恒星，年齡只有大約1700萬年。它距離我們大約300光年，雖然在宇宙尺度上并不算大，但是和其他系外行星的宿主恒星以及人類的觀測能力相比，這個距離還是比較遠的。因此，對它和它的行星進行直接成像，并不是一件容易的事。

去年，荷蘭萊頓大學的Alexander Bohn博士所領導的科學團隊，在它的周圍發(fā)現(xiàn)了一顆系外行星，那就是TYC 8998-760-1 b。他們敏銳地發(fā)現(xiàn)，這顆行星非常特殊，其質(zhì)量是木星的14倍，驚人的巨大。有人甚至懷疑，它可能已經(jīng)不再是行星，而是傳說中的褐矮星。

與此同時，它和宿主恒星的距離竟然達到了160個天文單位，也就是240億公里，是冥王星到太陽距離（39個天文單位）的4倍！

他們意識到，通過直接成像法觀測系外行星的機會來了。于是，Bohn和他的同事利用位于智利的甚大望遠鏡上給系外行星成像的SPHERE儀進行了多次深入的觀測，并且結合早至2017年的數(shù)據(jù)。最終，他們在今年2月16日完成了這項工作，并且發(fā)表在了《天體物理學雜志通訊》上。在人類歷史上，首次有類太陽恒星周圍的系外行被我們成功地直接觀測到！

令人驚喜的是，這樣的工作還帶來了意外收獲。TYC 8998-760-1 b不僅以前所未有的清晰度呈現(xiàn)在了他們的面前，甚至還有一個亮點出現(xiàn)。在排除了觀測誤差以及恒星的可能后，他們確定這是TYC 8998-760-1的一顆新行星。根據(jù)相對位置，科學家計算出來，這顆行星與宿主恒星的距離還要更加遙遠，達到了320個天文單位。

按照系外行星命名的規(guī)則，這顆行星被命名為TYC 8998-760-1 c。和“大哥”相比，它的體積稍微小一些，但仍然大得驚人，質(zhì)量是木星的6倍。

比利時魯汶大學的天文學家Maddalena Reggiani興奮地說：“我們團隊終于能夠成功地拍攝到兩顆氣體巨星的組合圍繞著一顆年輕的類太陽恒星公轉(zhuǎn)照片！”

這樣的圖像，對于我們普通人來說看到的是震撼，而對于天文學家來說，這也同樣包含著大量重要的信息。由于TYC 8998-760-1還很年輕，又十分類似于太陽，因此它很有可能代表著太陽系在剛剛形成時經(jīng)歷過的一切。因此，從某個角度來講，了解它就是在了解我們的太陽系，而且還是我們在太陽系內(nèi)無法直接獲得的那些寶貴的直觀信息。

比如，在此之前，就有科學家提出了一種行星的形成理論：認為像木星這樣的氣體巨星通常會形成于距離宿主恒星非常遙遠的地方，然后慢慢遷移到內(nèi)側。而如今TYC 8998-760-1的兩顆行星，似乎在印證這個觀點。

更重要的是，對系外行星的直接成像，可以讓我們更加清晰地對它們進行觀測和分析。我們可以直接對它們的光譜進行分析，探測其大氣層內(nèi)有哪些成分，進而推測一顆天體的宜居性如何。同時，通過對其亮度變化的觀察，我們也可以推測其表面是否有云層、云量等等信息。

當然了，這樣的觀測對于我們的技術來說提出了非常高的要求。別忘了我們開篇說的，系外行星直接成像的難度極大，目前只有幾十顆。隨著人類觀測能力的提升，如詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的發(fā)射，以及歐洲南方天文臺的39.3米口徑地基極大望遠鏡的建設，我們才具備足夠的靈敏度進行相關的探測。并且，它們可以比SPHERE觀測到更小、更靠近宿主恒星的系外行星。

在未來，我們會找到越來越多直接給系外行星成像的方法，以更加直觀的視角審視這些行星。當然了，沒有什么比直接飛過去進行探索要更高效了，不過這或許要等到很久之后了……

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