美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜揭示了一颗隐藏在银河系中最被仔细研究的行星系统之一的巨大系外行星。附近的年轻恒星 Beta Pictoris 已知拥有两颗巨大的行星：Beta Pictoris b 和 Beta Pictoris c。Beta Pictoris b 是第一批被直接拍摄的系外行星之一。新确认的 Beta Pictoris d 将该系统已知的行星数量提高到三颗，这使得 Beta Pictoris 成为了已知的第二个包含至少三颗被成像行星的行星系统。然而，天文学家最初并没有识别出 Beta Pictoris d 作为一个明亮的光点。相反，他们通过其大气的独特化学特征进行了识别。研究人员表示，这种方法可能为寻找其他恒星周围的行星提供一种强有力的新途径，特别是在尘埃和碎片使传统成像困难的环境中。“这一发现为已经引人入胜的行星系统增添了另一块拼图，”加州大学圣迭戈分校的研究后期学者、发表在《天体物理学杂志快报》上的新研究的主要作者艾登·吉布斯说。“Beta Pictoris 长期以来一直是理解行星系统如何形成和演化的实验室，现在我们又有了另一颗行星来帮助讲述这个故事。” 一个靠近地球的年轻行星系统 Beta Pictoris 距地球约 63 光年，估计大约有 2300 万年历史。其相对年轻和靠近的特性使天文学家有一个不同寻常的机会，观察新形成的行星如何与来自该系统形成遗留的尘埃和碎片盘相互作用。研究人员估计 Beta Pictoris d 的质量至少是木星的两倍。尽管如此，它似乎是围绕这颗恒星的三颗已知巨大行星中最小的。计算机建模表明，这颗行星可能在 Beta Pictoris 周围以约 30 个天文单位的距离运行。这使它处于与我们太阳系内海王星位置相当的区域。在该系统中已知的三颗行星中，Beta Pictoris d 的轨道最宽，尽管它仍然位于碎片盘的内边界之内。 意外发现的行星 研究小组并没有使用韦伯寻找另一颗行星。Beta Pictoris d 在天文学家用韦伯的近红外光谱仪（NIRSpec）研究 Beta Pictoris b 的大气时意外出现。科学家们使用了 NIRSpec 的积分场单元，该仪器为每个像素记录图像和光谱。光谱将光分离成其组成波长，允许天文学家研究遥远物体的化学和运动。吉布斯说：“我们并没有在寻找新行星。我们在试图理解一颗我们已经知道存在的行星。然后，这个特征信号出现在我们没有预期的数据中。”在研究人员预期看到由尘埃反射的光产生的平滑光谱的地方，他们发现了一个峰谷交替的模式。该信号包含排成类似条形码序列的一氧化碳吸收线，这一特征通常在巨行星的大气中可以预期。光谱学还使团队能够测量物体的径向速度，即描述其朝向或远离观察者的运动。其速度、位置和与碎片盘的排列与科学家们对围绕 Beta Pictoris 运行的行星的预期相符。这些测量帮助排除了其他可能性，比如遥远的背景恒星或其大气中也含有一氧化碳的棕矮星。 化学证据确认了隐藏的世界 加州大学圣迭戈分校的研究科学家、首次进行韦伯观察的主要研究员让-巴蒂斯特·鲁菲奥说：“在积分场单元成像中有一个意外的明亮光源，但我们已经学会了不信任图像中的明亮斑点。它们可能是仪器伪影或碎片盘中的其他结构。通过在同一时间获得光谱和图像，我们能够迅速确认我们的怀疑。”天文学家后来通过主任自由时间请求进行了随访观察，使用韦伯的中红外仪器（MIRI）。这些观察检测到了水蒸气和甲烷，进一步证明该物体是一个行星，并揭示了其大气的更多细节。这种方法使研究人员在传统成像方面具有重要优势。从第一次观察中，他们不仅能够确认该物体是一颗行星，而且还可以开始调查其大气化学和物理特性。鲁菲奥说：“光谱包含大量信息。你不仅知道某个东西是一颗行星；你立即开始了解它的温度、化学成分和运动。”独立的成像调查也支持了这一发现。这项工作由...