詹姆斯·韦伯太空望远镜近日取得了一项突破性的观测成果,成功捕捉到了年轻系外行星AF Leporis b(简称AF Lep b)的清晰图像。这项观测任务对天文学家而言是一场与时间的较量,因为他们必须在行星被其母恒星光芒淹没前的有限时间内进行。
AF Lep b不仅是詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)直接观测到的质量最小的系外行星,同时也是距离其母恒星最近的行星之一。这颗行星的质量约为木星的3.2倍,直径约为木星的1.2倍,年龄估计仅为2300万年,相比之下,地球的年龄约为46亿年。
观测AF Lep b的过程充满挑战,因为这颗行星距离地球88光年,且在JWST的视野中只是一个微小的光点。随着行星逐渐靠近其母恒星,恒星的光芒将越来越强烈,从而增加了观测的难度。德克萨斯大学奥斯汀分校的研究员凯尔·弗兰森表示,尽管JWST极其灵敏,但观测AF Lep b仍然是一项艰巨的任务,因为它比地面最大的望远镜观测到的天体更小,且在更长波长下的观测会使天体看起来更加模糊。
自20世纪90年代发现第一颗系外行星以来,人类已经发现了超过6000颗系外行星,但其中只有极少数能够直接被拍摄到。大多数系外行星都是通过它们对宿主恒星的影响而被探测到的,如遮挡光线或施加引力作用。而AF Lep b之所以能被直接观测到,是因为它是一颗非常年轻的行星,其“萤火虫光芒”非常强烈。
JWST在观测系外行星方面具有独特的优势,它配备了一个名为日冕仪的仪器,可以遮挡恒星发出的光线,从而使绕其运行的行星更容易被观测到。然而,随着AF Lep b逐渐靠近其母恒星,越来越多的光线将被遮挡,直到JWST即使使用日冕仪也无法看到这颗行星。因此,天文学家必须迅速行动,以获取尽可能多的观测数据。
观测结果显示,AF Lep b具有非常活跃的大气层,存在强烈的对流电流将高低层的元素混合在一起。研究小组还在AF Lep b周围检测到了比预期更多的一氧化碳,并推测强烈的上升气流是将这种气体输送到行星上层大气的唯一方式。这些发现不仅增加了我们对这颗系外行星的了解,也进一步证明了JWST的观测能力超出了预期。
德克萨斯大学天文学家布伦丹·鲍勒表示,传统观点认为JWST在探测远轨道低质量行星方面比地面望远镜更灵敏,但在它发射之前,能否在小角距上具有竞争力尚不明确。而这次观测的成功证明了JWST确实在把仪器推向极限,并为我们提供了关于系外行星的宝贵信息。