一颗距离地球近320光年的炙热行星为如何形成行星的基本假设提供了首次直接证据。天文学家发现，WASP-189b与其宿主恒星共享了一个重要的化学特性，这支持了一个长期存在的观点，也有助于科学家们调查可能宜居的世界。这一突破源自使用国际双子天文台的南方双子望远镜首次同时测量了系外行星大气中的气态镁和硅， 该项目部分由美国国家科学基金会资助，运行由NSF NOIRLab负责。WASP-189b位于天秤座，距离地球近320光年，属于一种极端类别的行星，被称为超热木星（UHJ）。这些巨大的行星的温度如此之高，以至于通常在固态岩石中发现的材料也可以转变为气体。因此，镁（Mg）、硅（Si）和铁（Fe）等元素可以在其大气中被探测到。天文学家通过光谱学来识别这些物质，这种方法能将光分离成不同的波长，以揭示存在的化学物质。由亚利桑那州立大学（ASU）研究生霍尔赫·安东尼奥·桑切斯领导的国际研究团队利用高分辨率浸入光栅红外光谱仪（IGRINS）研究了WASP-189b。当时，该仪器安装在智利的南方双子望远镜上。[1] 研究人员首次能够在太阳系外的行星大气中同时测量镁和硅。他们的观察结果显示，WASP-189b上镁与硅的比例与其母星中的比率非常接近。这一结果为关于恒星与其行星之间化学关系的广泛假设提供了首个直接的观测支持，提供了一种宝贵的新方法来研究行星的起源和演化。NOIRLab的NSF项目主任克里斯·戴维斯表示：“这些发现展示了双子天文台帮助我们理解我们太阳邻域中众多系外行星特征的能力。这种发现只有在双子天文台的尖端仪器的支持下才能实现。” 恒星与行星之间长期以来怀疑的联系 天文学家相信，像WASP-189b这样的大型行星是在年轻恒星周围巨大气体和尘埃盘内形成的。这些结构被称为原行星盘，提供了行星发展的原材料。人们认为，一颗大型行星外大气的化学成分保留了它最初形成环境的线索。因为恒星及其周围的盘体来自同一物质云，科学家们长期以来假设它们包含相似的造岩元素比例。特别是，这些元素在盘中的比例预计与其中心恒星中测得的比例相似。这一关系已经成为预测岩石系外行星组成的重要工具。然而到目前为止，这一假设主要依赖于我们自己的太阳系的证据。天文学家尚未直接测量另一颗恒星环绕行星的相同关系。关于WASP-189b的发现提供了缺失的观测证据，加强了利用恒星化学来理解遥远行星形成材料的科学基础。桑切斯表示：“WASP-189b为我们理解地球行星形成提供了急需的观测锚点，因为它提供了一个可测量的量，从而验证了恒星组成与围绕宿主恒星形成行星的岩石材料比例之间的假定相似性。” 行星化学可能揭示的宜居性 球海能力超越了理解行星是如何组装的。这种化学关系在天体生物学中同样重要，天体生物学研究地球之外生命的可能性以及可能支持生命的环境条件，包括我们太阳系内的宜居环境。通过研究恒星中存在的元素，天文学家可能能够估计其行星上可用的造岩材料的相对数量。这些材料影响行星的内部结构、地质活动和化学环境，这些因素都可能影响适合生命发展的条件。地球就提供了一个熟悉的例子。构成我们行星的元素帮助决定诸如板块构造、保护性磁场的生成以及将必要化学物质迁移到大气、海洋和土壤等过程。所有这些过程共同促成了生命繁荣的环境。随着研究人员朝着更详细地研究较小的岩石系外行星的方向努力，建立恒星化学与行星成分之间可靠的联系变得日益重要。