天文学家首次使用詹姆斯·韦伯太空望远镜直接从太空捕捉到系外行星的图像
詹姆斯·韦伯太空望远镜上的NIRCam和MIRI仪器看到的系外行星HIP 65426 b
詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)首次捕捉到一个外星世界的图像——由于该望远镜的性能比预期的好10倍，我们很可能在未来看到更多。
天文学家仅拍摄了20颗系外行星的直接图像，全部来自地球上的望远镜。但由于我们星球的大气层阻挡了很大一部分红外范围，所以很难详细探测到这些行星的特征。
英国埃克塞特大学的萨沙·欣克利说:“在地球上确实为我们能够探测到的行星设置了一个灵敏度下限，直到今天，我们能够探测到的质量最低的行星大约是木星质量的两倍。”
现在，欣克利和他的同事们使用JWST直接拍摄了一颗所谓的超级木星系外行星HIP 65426 b的图像，该行星的质量约为7个木星，围绕一颗距离地球400光年的恒星运行。研究小组在红外波长范围内捕捉到了它，其精确度在以前是不可能的。
欣克利说:“我们从这些观察中知道，詹姆斯·韦伯望远镜将打破这个敏感底。”他说，未来的观测应该能够深入到远低于木星质量的地方。“这将使我们能够到达太阳系中类似于冰巨行星的行星。它们可能是土星，如果幸运的话，甚至可能是海王星。”
HIP 65426 b相对年轻和热，这意味着它更容易成像。它之前曾被地面望远镜观测到，这就是为什么研究人员使用它来测试JWST的系外行星成像能力。他们发现，JWST的性能比预期的要好10倍，而且比之前的任何望远镜都要灵敏得多。
英国爱丁堡大学的研究小组成员贝丝·比勒说:“我们用詹姆斯韦伯望远镜获得了非常敏锐的灵敏度，所以我们可以看到非常微弱的物体，尤其是那些距离恒星稍远的物体。”
在测量这颗系外行星的亮度变化时，它也特别精确。欣克利说:“亮度的变化真的意味着像云这样的东西，这意味着这些系外行星上的天气，所以这可能意味着JWST将足够敏感，可以搜索像云这样的东西。”
该团队在不同的红外波长范围内捕捉到这颗行星，从之前图像中使用的近红外波长到此前从未使用过的中红外波长。“通过在如此宽的波长范围内观测这些行星，我们有了更多的信息，”欣克利说。“我们有更多关于它们大气层化学成分和化学富集的信息。这非常重要，因为了解这些行星的组成和化学成分可能会告诉我们它们的形成过程。”
对HIP 65426 b进行成像很棘手，因为它的轨道离它的主星很近，这造成了亮度上的高对比度。欣克利和他的团队使用日冕仪屏蔽了恒星的光线，使他们能够在一段波长范围内看到图像。根据JWST的两种红外仪器NIRCam和MIRI的使用方式，这颗行星看起来有些不同，这是因为这些设备处理图像的方式，Biller说，你可以在上面的图片中看到一些不同的图像。
英国诺丁汉大学的迈克尔·梅里菲尔德(Michael Merrifield)说，由于JWST需要观测许多不同的天文物体，它实际上并不是最佳的系外行星成像设备。“但这在所有方面都是一个巨大的飞跃，实际上我认为它可能会把我们带进我们从未去过的政权。”
也就是说，这是有限度的。系外行星离地球如此之远，而且难以成像，以至于JWST无法捕捉到看起来像太阳系行星的高分辨率图像。然而，欣克利希望，从詹姆斯·韦伯望远镜中学到的经验将最终导致一种望远镜，可以瞥见围绕另一颗恒星的地球大小的行星。
他说:“最终，我们希望有一天能得到地球外的图像，而这些观测实际上是学习如何在太空中进行日冕测量的开始。”
参考:arxiv.org/abs/2208.14990
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