JWST是詹姆斯·韦伯空间望远镜的简称。自从它发射深空,到达距离我们150万公里的第二拉格朗日点 (L2)站岗值守之后,就一直给人类带来惊喜:不断发现宇宙深空的奥秘,让宇宙变得越来越透明。最近,又有了一个重大突破,竟然“看见”了一颗系外处于宜居带的行星!

系外行星是人们对太阳系外发现的行星的简称。行星依附恒星而存在,是孕育生命的摇篮。在太阳系有数百颗大大小小的星球,但行星只有8颗,其中只有地球上孕育了生命,且创造了人类文明。迄今在太阳系以外已经发现了5千余颗行星,但都还没有发现生命。

人们可能以为,发现就等于看见,实际上并非这样。过去发现的系外行星,更多只是“猜到”而非“看见”。这是因为系外行星距离我们太远了,达不到“看见”的最小分辨率。除太阳以外的恒星,一般也只能看到一个亮点,连模糊的圆面都无法分辨,更何况本身不发光、比恒星小万倍乃至百万倍的行星了。

已经发现的5千多颗系外行星,90% 以上是依赖凌日法~通过恒星亮度周期性下降推断行星存在;或径向速度法~通过恒星光谱红移推测行星引力扰动。通过这些观测得到的各种数据,建立一个数学模型,从而推断那里可能存在的行星,并计算出它们的轨道周期、质量下限等基础参数。这些方法由于无法真正“看到”,就无法直接获取行星更精确的物理特征。

这就像一个盲人经过长期的训练,采用耳朵、鼻子、嘴巴以及感觉,也能够大体知道周围的事物,甚至知道来到跟前的人是男人还是女人,是老人、青壮年还是小孩,大致携带了些什么东西。科学的探测当然会比盲人的感觉精确许多,但毕竟还是属于“猜”的范畴。

迄今为止,科学家们利用最前卫的深空望远镜,也直接成像“看见”了一些系外行星,如2004年被甚大望远镜(VLT)发现的2M1207b,是一颗距离我们170光年红矮星系统的气态行星。但已经直接成像“看到”的上百颗系外行星,质量基本都是大于木星十倍以上乃至数十上百倍的巨型行星,而且都与主恒星距离遥远,宜居带行星更是无法直接成像。

一直到JWST的出现,对系外行星的寻找和观测才有了突破。2025年6月25日,JWST发现了距离我们110光年的系外行星TWA 7b,是人类首次采用直接成像技术“看到”的最小系外行星,这颗行星质量不到木星的三分之一,约为地球质量的100倍,与土星大小差不多。

就在前几天的8月7日,《自然简报》报道,加州理工学院的天文学家阿尼克特·桑吉和他的同事使用JWST,采用直接成像方式又观测到了一颗行星,即αAb星。这是距离我们最近的系外行星之一,而且这颗行星处于主恒星αA的宜居带!

αA星是一颗与太阳类似光谱的黄矮星,质量为太阳的1.1倍。在距离主恒星如此之近,行星掩映在恒星的眩光中是很难看到的。这个科学团队采用JWST的中红外仪器 (MIRI), 并通过“日冕仪”模式来过滤掉一些眩光,瞥见了恒星附近的一团光晕,获得了有史以来轨道最窄直接成像的行星。

过去虽然也发现过不少处于宜居带的系外行星,但由于宜居带行星距离主恒星较近,受到恒星眩光掩盖,无法采用直接成像方式“看到”,都是通过凌日法、径向速度法等方法“猜到”的,这次通过JWST强大的功能首次“看到”了这种行星,令科学界震撼。

JWST 使用“日冕面罩”来阻挡半人马座阿尔法星 A 的眩光——揭示了其轨道上可能的一颗行星。

这种采用日冕仪遮挡恒星强光,并结合红外波段观测,直接捕捉到系外行星红外辐射的技术,让人类首次 “看到” 系外宜居带行星的真实影像,而非依赖数学模型的间接推断,是一个重大突破。这种突破,不但比以往深空望远镜的观测灵敏度提升了几个数量级,对系外行星光谱学的深度分析也具有重大意义。

也就是说,如果系外宜居带行星如果真的有生命迹象,就能够“看到”了!这是一个多么令人遐想的巨大进步!或许在未来不久,人类会发现宇宙中真的有外星人存在,证明人类并不孤独。

半人马座α星,中国自古以来称为南门二,是一个三合星系统。三合星系统就是由3颗恒星组成,它们之间由于引力纠缠而相互影响。α星由αA、αB、αC组成,是距离太阳系最近的恒星系统,平均距离约4.3光年。

α星的A、B两颗恒星较大,属于类似太阳光型的黄矮星,质量分别为太阳的1.1倍和0.9倍;比邻星则比较小,质量只有太阳的1/8,属于红矮星范畴。比邻星被认为是目前距离地球最近的恒星,只有约4.22光年,尤其受到天文学界关注。

之前,已经发现了3颗行星,即αBb、αCb和c,也就是有1颗行星围绕着αB运行,有2颗行星围绕着比邻星运行。而这次JWST采用直接成像发现了αAb,让αA也有了行星相伴,从此这个三合星系统的所有恒星都有了自己的卫星。

这对验证恒星演化理论有着重要意义:证明了宇宙所有恒星在形成过程的吸积盘中,残留的尘埃渣滓都有可能凝聚成行星。也由此证明,每个恒星系统一般都有行星相伴,至少这是常见现象。

韦伯望远镜对αAb 的直接成像观测,标志着人类向 “邻近恒星系统宜居行星探测” 迈出了关键一步。尽管目前该发现仍需进一步验证,但其技术路径(中红外日冕仪、高对比度成像)和科学目标(类太阳恒星宜居带行星)已为未来十年的系外行星研究奠定了基础。

正如 TWA 7b 的发现者所言:“韦伯望远镜不仅让我们看到了系外行星的‘轮廓’,更让我们开始解析它们的‘指纹’。” 随着技术的持续进步,或许这种直接“看见”技术,会成为人类探索地外生命的重要手段。

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