韦布望远镜：或许三体行星真的存在

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原作：Colin Stuart

翻译：李思绮

编排：赵书晨

后台：李子琦

原文链接：https://skyandtelescope.org/astronomy-news/alpha-centauri-might-have-a-planet-webb-telescope-finds/

詹姆斯·韦布太空望远镜的直接成像显示，围绕半人马座α星（南门二）可能存在一颗与土星质量相当的行星。

这幅艺术概念图展示了围绕围绕半人马座α星A运行的气态巨行星可能的样子。

图源：NASA / ESA / CSA / STScI / R. Hurt（加州理工学院/IPAC）

詹姆斯·韦布太空望远镜可能已经直接观测到一颗位于隔壁恒星系统宜居带内的土星质量气态巨行星。尽管这颗行星本身不适合我们所知的生命生存，但其周围的卫星可能具备宜居条件。

半人马座α星是一个三星系统，由两颗相近的类太阳恒星（A和B）以及红矮星半人马座比邻星组成，后者是距离太阳最近的恒星。这个星系是刘慈欣《三体》中三体人的母星系的原型。

天文学家们早已发现了三颗围绕比邻星旋转的行星，而这次可能还找到了一颗围绕A星旋转的行星。这次发现以及相干研究结果发表在《The Astrophysical Journal Letters》期刊上。

半人马座α星离地球非常近。对于天文研究来说，这既是福音也是挑战：天文学家可以直接观测行星，然而现实中这绝非易事。“即使对于世界上最强大的太空望远镜，这些观测仍然极具挑战性。”团队负责人查尔斯·贝克曼（NASA系外行星科学研究所）表示。“这些恒星很亮亮，距离很近，且在天空中移动很快。”

这张图片展示了半人马座α星在不同观测设备中的样貌：左为Digitized Sky Survey (DSS)，中为NASA的哈勃望远镜，右为NASA的詹姆斯·韦布望远镜。从地面观测的DSS图像将这个三星系统显示为一个光源，而哈勃望远镜则能够分辨出三星中的两个恒星——半人马座α星A和半人马座α星B。

右边的图像使用了了韦布望远镜的中红外仪以及日冕遮光罩，这样挡住了半人马座α星A的亮光才得以看见可能存在的行星。

图源：NASA / ESA / CSA / STScI / DSS / A. Sanghi（加州理工学院） / C. Beichman（喷气推进实验室） / D. Mawet（加州理工学院）

图像处理：J. DePasquale（STScI）

此次发现借助了韦布望远镜的中红外仪器（MIRI）。该仪器配备了日冕遮光罩，可屏蔽恒星的强光，从而观测其周围较暗的天体，如行星。但在多恒星系统中，这一操作颇具挑战性，因为还需要屏蔽半人马座α星B的光芒。研究团队选择利用苍蝇座ε星作为参考星以区分行星的微弱光线与起母星的光线。

有趣的是，该行星的位置与2019年甚大望远镜（VLT）的NEAR实验中的一次初步探测结果相吻合，这表明两次观测可能对应同一物体。然而，韦布望远镜在两次后续观测中均未探测到该行星，这使得该发现的可靠性受到质疑。不过，也有可能该行星只是在公转中移动得太靠近母星而无法被观测到。其轨道可能相对于半人马座α星的轨道平面具有一定的偏心率和倾角，进也一步增加了搜索难度。该行星的消失现象不太可能由尘埃遮挡引起，因为研究团队对该系统中的系外黄道光设定了前所未有的限制。

研究团队计划继续使用韦布望远镜进行后续观测，并希望在2027年Nancy Grace Roman望远镜发射后也能用其进行观测。

这张三联图展示了NASA詹姆斯·韦布望远镜对恒星半人马α座A周围行星的观测搜索。左侧图像显示了半人马α座A和半人马α座B的明亮光晕。中间显示了在半人马α座A上放置日冕遮光罩的图片，然而光线在冠状层边缘的弯曲方式在周围空间中产生了光波纹。望远镜的光学系统（包括镜面和支撑结构）会导致部分光线与自己发生干涉，产生圆形和辐条状的图案。这些复杂的光线图案，加上来自邻近半人马座B的光线，使得发现低亮度的行星变得困难。在右侧图片中，天文学家通过参考过去图像和各种算法减去已知图案，清理出了周围如候选行星的微弱光源。

图源：NASA / ESA / CSA / STScI / DSS / A. Sanghi（加州理工学院） / C. Beichman（喷气推进实验室） / D. Mawet（加州理工学院）

图像处理：J. DePasquale（STScI）

“在我看来，研究人员数据分析做得非常仔细，”未参与该研究的英国莱斯特大学的莎拉·凯斯韦尔（Sarah Casewell）表示。该行星的离我们如此之近也确实是一个优势。“这样我们就可以开始对比其成分与我们太阳系中的气态巨行星的c差异与相似之处，”她说道。该行星的温度约为225K（-48°C），与土星的温度相似。

如果该行星最终得到确认，这将是一项重大发现，因为该行星距离其宿主恒星仅有两个天文单位——正处于宜居带内。

“在所有通过直接成像发现的行星中，这是迄今为止距离恒星最近的一颗，”另一位项目负责人阿尼凯特·桑吉（加州理工学院）说。它也将是首颗围绕与太阳同龄且温度相同的恒星运行的直接成像发现的行星。

这一发现也可能对我们关于行星系统如何形成和演化的理论产生影响。“它存在于两颗紧密相邻的恒星系统中，这将挑战我们对行星如何在混乱环境中形成、生存和演化的理解，”桑吉说。

但眼下，我们只能拭目以待。

责任编辑：陈玮菁

牧夫新媒体编辑部

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猎户大星云中心的四边形星团

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