拍摄到上百光年外的巨行星

原理 · 公众号 · 科学 · 2025-03-18 20:31

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在过去的几十年里，天文学家在太阳系之外已经发现了近6000颗系外行星。其中，能够被直接成像的仅占极少数。即便是体积庞大的系外行星，其亮度也远远不及其宿主星，通常仅为宿主星的数千分之一，使得观测极具挑战性。

在一项新发表于《天体物理学杂志》上的研究表明，韦布空间望远镜（JWST）首次在一个标志性行星系统中，直接拍摄到多颗气态巨行星的图像。

HR 8799：一个年轻的行星系

HR 8799 是一个距离地球130光年的行星系，包含了四颗已知的气态巨行星。相比太阳系46亿年的寿命，它只有约3000万年的历史，是一个非常年轻的系统。由于HR 8799内的行星仍处于高温状态，它们会释放大量的红外辐射，为科学家提供了关于其形成和演化过程的重要数据。

JWST为标志性的多行星系统HR 8799拍摄了迄今最清晰的红外图像。系统内最靠近宿主星的行星是HR 8799 e，轨道距离约为15亿英里，相当于太阳系中土星和海王星轨道之间的距离；最远的一颗行星是HR 8799 b，距离约为63亿英里，是海王星轨道的两倍多。星号标记了主星 HR 8799 的位置，其光线已被日冕仪遮挡，以便观测周围行星。（图/ NASA, ESA, CSA, STScI, W. Balmer (JHU), L. Pueyo (STScI), M. Perrin (STScI)）

目前，科学界认为巨行星的形成主要遵循两种机制：一种是核吸积（core accretion） ——这是一种类似太阳系中的巨行星（如木星）形成的机制，先由较重元素逐渐堆积形成一个固体核，当固体核质量足够大后，会吸引周围的气体；另一种是盘不稳定性（disk instability） ——在年轻恒星周围的冷却原行星盘（主要由与恒星相同的物质构成）中，气体颗粒会快速塌缩、合并形成大质量天体。