使用美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜的天文学家发现了一颗隐藏在我们银河系中一个极受研究的行星系统中的巨行星，这颗行星被称为系外行星。年轻、邻近的恒星 Beta Pictoris 已被知晓拥有两个巨行星：Beta Pictoris b，它是最早直接成像的系外行星之一，和 Beta Pictoris c。新识别的 Beta Pictoris d 使其成为已知包含至少三颗成像行星的第二个行星系统。然而，与 Beta Pictoris b 和 c 不同，Beta Pictoris d 是通过检测其大气的独特化学指纹而非识别亮光点而被发现的，这种技术可能会改变我们寻找其他恒星周围世界的方式。“这项发现为一个已经令人着迷的行星系统增添了另一块拼图，” 加州大学圣迭戈分校的博士后研究员 Aidan Gibbs 说，他是周三在《 astrophysical journal letters》上发表的一项新研究的第一作者。“Beta Pictoris 一直作为了解行星系统形成和演化过程的实验室，而现在我们又有了一个行星来帮助我们讲述这个故事。”这幅艺术概念展示了 Beta Pictoris 系统，其中发现的巨系外行星 Beta Pictoris d 位于右侧。它是已知三颗系外行星中轨道最宽的。插图：美国宇航局，欧洲航天局，加拿大航天局，史密森天文台，Ralf Crawford (史密森天文台) Beta Pictoris 距离地球 63 光年，约 2300 万年， 是银河系中一个提供新生行星与其形成后留下的尘埃和 debris 磨合的难得一瞥的邻近系统。团队估计新发现的 Beta Pictoris d 的质量可能至少是木星的两倍，使其成为系统中已知三颗巨行星中最小的。建模显示它可能以约 30 天文单位的距离围绕其恒星运动，与我们太阳系中海王星所占据的区域相当。它是已知三颗行星中的最宽轨道，但仍位于 debris 磨合的内边缘。尽管天文学家并未在韦伯望远镜下寻找另一颗行星，Beta Pictoris d 在团队使用望远镜的 NIRSpec（近红外光谱仪）研究 Beta Pictoris b 的大气时出现。具体来说，他们使用 NIRSpec 的积分场单元，该单元可以从图像中的每个像素获取图像和光谱。“我们并不是在寻找一颗新行星，” Gibbs 说。“我们正在尝试理解我们已知存在的行星。然后，在数据中出现了这样的信号，令我们感到意外。”这个信号是在光谱数据中的一系列波峰和波谷，团队期望在此看到尘埃反射光线形成的平滑光谱。这是一种独特的碳 monoxide 吸收线模式，展现如同条形码的分布，这是巨行星大气中的预期特征。因为光谱不仅揭示化学成分，还展示物体的运动，团队也能够从数据中提取径向速度。团队确定行星的速度、位置和与 debris 磨合的排列均与 Beta Pictoris 的轨道相符，而不是背景星或具有大气中碳 monoxide 的褐矮星。“在积分场单元成像中有一个意外的亮光源，但我们已经学会了不相信图像中的亮斑，” 加州大学圣迭戈分校的研究科学家及首次发现的韦伯观测的首席研究员 Jean-Baptiste Ruffio 说。“它们可能是仪器伪影或 debris 磨合中的其他结构。通过同时获取光谱和图像，我们能够快速确认我们的怀疑。”通过主任酌情采取的跟进观测，韦伯的 MIRI（中红外仪器）检测到了水蒸气和甲烷，进一步确认了行星的身份，同时更丰富地展示了行星的氛围。与传统成像不同，光谱方法使研究人员能够在第一次观测中识别行星并开始研究其大气。“一幅光谱包含了大量的信息，” Ruffio 说。“你不仅仅得知某物是行星；你立即开始了解它的温度、化学成分和运动。”由爱丁堡大学的 Ben Sutlieff 和欧洲南方天文台的 Markus Bonse 主导的单独成像研究，利用欧洲南方天文台的非常大望远镜和韦伯的 NIRCam（近红外相机）补充了团队的发现，并独立确认了 Beta Pictoris d 的存在。研究人员使用美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜上的 NIRSpec（近红外光谱仪）积分场单元绘制了 Beta Pictoris 系统的化学成分。结果，他们发现了一颗第...