一個國際天文學家小組利用美國國家航空暨太空總署的詹姆斯-韋伯太空望遠鏡（James Webb Space Telescope）直接拍攝到了一顆距離地球約12光年的系外行星。這顆名為”Epsilon Indi Ab”的行星是迄今為止觀測到的最寒冷的系外行星之一。

這張關於氣體巨型系外行星Epsilon Indi Ab 的圖像是用美國宇航局詹姆斯-韋伯太空望遠鏡的中紅外線成像儀（MIRI）上的日冕儀拍攝的。一個恆星符號標示了主恆星Epsilon Indi A 的位置，它的光線被日冕儀遮擋，形成了用白色虛線標示的黑圈。 Epsilon Indi Ab 是迄今直接成像的最冷系外行星之一。 10.6 微米處的光被指定為藍色，而15.5 微米處的光被指定為橙色。 MIRI 沒有分辨出這顆行星，它是一個點光源。資料來源：NASA、ESA、CSA、STScI、Elisabeth Matthews（MPIA）

這顆行星的質量是木星的幾倍，圍繞著K 型恆星Epsilon Indi A（Eps Ind A）運行，其年齡與太陽相仿，但溫度稍低。研究團隊利用韋伯望遠鏡的中紅外線成像儀（MIRI）上的日冕儀對Epsilon Indi Ab 進行了觀測。先前只有幾十顆系外行星被太空和地面天文台直接觀測到。

團隊成員、德州大學奧斯汀分校的卡洛琳-莫利（Caroline Morley）說：「我們之前對這個系統的觀測更多是對恆星的間接測量，這實際上讓我們提前看到了這個系統中很可能有一顆巨行星在牽引恆星。

“這一發現令人興奮，因為這顆行星與木星十分相似–它的溫度更高一些，質量更大一些，但比迄今為止拍攝到的任何其他行星都更像木星，”第一作者、德國馬克斯-普朗克天文研究所的伊麗莎白-馬修斯補充說。

先前拍攝的系外行星往往是最年輕、最熱的系外行星，它們仍在輻射最初形成時的大部分能量。隨著行星在其生命週期中逐漸冷卻和收縮，它們會變得明顯更暗，因此更難成像。

馬修斯解釋說：「冷行星非常暗淡，它們的大部分輻射都在中紅外線波段。韋伯望遠鏡非常適合進行中紅外線成像，這在地面上是很難做到的。我們還需要良好的空間分辨率來分離影像中的行星和恆星，韋伯望遠鏡的大鏡面在這方面非常有幫助。

Epsilon Indi Ab是目前直接探測到的最冷的系外行星之一，估計溫度為35華氏度（2攝氏度）–比太陽系外任何其他被成像的行星都要冷，比除一顆自由漂浮的褐矮星以外的所有行星都要冷。這顆行星的溫度僅比太陽系的氣態巨行星高出約華氏 180 度（100 度）。這為天文學家研究真正太陽系類似物的大氣成分提供了一個難得的機會。

「數十年來，天文學家一直在想像這個星系中的行星；圍繞Epsilon Indi 運行的虛構行星一直是《星際迷航》劇集、小說和《光暈》等視頻遊戲的主題，”莫利補充說。 “能親眼看到一顆行星，並開始測量它的特性，實在令人興奮。”

Epsilon Indi Ab 是目前已知的第十二顆距離地球最近的系外行星，也是比木星質量更大的行星。科學小組之所以選擇研究Eps Ind A，是因為該系統顯示出可能存在行星體的跡象，使用的是一種稱為徑向速度的技術，它可以測量主恆星沿著我們視線的前後擺動。

馬修斯分享說：”雖然我們預計這個系統中會有一顆行星，因為有徑向速度跡象表明它的存在，但我們發現的這顆行星並不是我們預測的那樣。它的質量大約是我們預計的兩倍，距離恆星稍遠，軌道也與我們預期的不同。只對大氣層進行了一些光度測量，這意味著很難得出結論，但這顆行星在較短波長下比預期的要暗。

研究團隊認為，這可能意味著這顆行星的大氣中有大量的甲烷、一氧化碳和二氧化碳在吸收較短波長的光。這也可能表示這顆行星的大氣層非常渾濁。

系外行星的直接成像對於確定其特徵尤其重要。科學家可以直接收集被觀測行星的光線，並比較其在不同波長下的亮度。到目前為止，科學小組只在幾個波長上偵測到了Epsilon Indi Ab，但他們希望將來能用韋伯望遠鏡再次對這顆行星進行光度和光譜觀測。他們也希望用韋伯望遠鏡探測其他類似的行星，以發現它們大氣層的可能趨勢以及這些天體是如何形成的。

美國國家航空暨太空總署即將推出的南希-格蕾絲-羅曼太空望遠鏡將使用日冕儀來展示直接成像技術，拍攝環繞類太陽恆星運行的類木星世界–這是以前從未做過的事情。這些成果將為未來的任務鋪路，以便研究更類似地球的世界。

這些結果是用韋伯望遠鏡的第1週期一般觀測器程序2243拍攝的，已發表在《自然》雜誌上。

編譯自/ scitechdaily