韦伯望远镜发现了距离太阳最近的类日恒星周围存在行星的新线索

科学与探索
韦伯望远镜发现距离太阳最近的类日恒星周围存在行星的新线索
2025年7月8日 4407浏览 49点赞
欧洲航天局/科学与探索/空间科学/韦伯望远镜

天文学家利用美国国家航空航天局（NASA）、欧洲航天局（ESA）和加拿大航天局（CSA）合作的詹姆斯·韦伯空间望远镜，发现了有力证据，表明在距离太阳最近的恒星系统中，有一颗巨型行星围绕着其中一颗恒星运行。半人马座阿尔法三星系统距离地球仅4光年，长期以来一直是搜寻太阳系外行星的重要目标。

该系统仅在地球南半球可见，由半人马座阿尔法A和半人马座阿尔法B这两颗类日恒星组成的双星系统，以及黯淡的红矮星比邻星构成。半人马座阿尔法A是夜空中第三亮的恒星。虽然已有三颗行星被证实围绕比邻星运行，但要确认半人马座阿尔法A和半人马座阿尔法B周围是否存在其他行星一直颇具挑战。

如今，韦伯望远镜通过其搭载的中红外仪器（MIRI）的观测，为一颗围绕半人马座阿尔法A运行的气态巨行星的存在，提供了迄今最有力的证据。相关研究成果已被《天体物理学杂志通讯》的两篇系列论文接收。

若得到证实，这颗行星将是距离地球最近、且位于类日恒星宜居带内的行星。然而，由于这颗候选行星是气态巨行星，科学家表示它无法支持我们已知的生命形式。

“由于这个恒星系统距离我们如此之近，任何新发现的系外行星，都将为我们提供绝佳机会，来收集太阳系以外行星系统的数据。然而，即使使用世界上最强大的空间望远镜，进行这些观测依然极具挑战性，因为这些恒星非常明亮、距离近且在天空中移动速度快。” 查尔斯·贝希曼说道，他来自美国国家航空航天局喷气推进实验室以及加州理工学院IPAC天文中心的美国国家航空航天局系外行星科学研究所，也是这两篇新论文的共同第一作者。“韦伯望远镜旨在并优化用于发现宇宙中最遥远的星系。空间望远镜科学研究所的操作团队不得不为这个特定目标设计定制的观测序列，他们的额外努力取得了惊人的成果。”

韦伯望远镜经过几轮精心规划的观测、研究团队的仔细分析以及广泛的计算机建模，确定在韦伯图像中看到的光源很可能是一颗行星，而非背景天体（如星系）、前景天体（路过的小行星），或其他探测器及图像产生的假象。

对该系统的首次观测于2024年8月进行，使用了MIRI上的日冕仪掩模来阻挡半人马座阿尔法A的光线。尽管附近伴星半人马座阿尔法B的额外亮度使分析变得复杂，但研究团队成功减去了两颗恒星的光线，从而揭示出一个比半人马座阿尔法A暗10000多倍的天体，它与该恒星的距离约为日地距离的两倍。

虽然最初的探测令人兴奋，但研究团队需要更多数据才能得出确切结论。然而，2025年2月和4月对该系统的额外观测（利用主任自由支配时间）并未发现类似2024年8月所识别的天体。

“我们面临着一颗‘消失的行星’！为了揭开这个谜团，我们使用计算机模型模拟了数百万种潜在轨道，纳入了我们观测到行星和未观测到行星时所获取的信息。” 来自加利福尼亚州帕萨迪纳市加州理工学院的博士生阿尼克特·桑吉说道，他也是涵盖该团队研究的两篇论文的共同第一作者。

在这些模拟中，团队考虑了2019年欧洲南方天文台甚大望远镜对潜在系外行星候选体的观测，以及韦伯望远镜的新数据，并研究了在半人马座阿尔法B引力影响下保持稳定的轨道，这意味着行星不会被甩出该系统。

研究人员表示，在韦伯望远镜第二轮和第三轮观测中未探测到该行星并不意外。

“我们发现，在模拟的一半可能轨道中，这颗行星在2025年2月和4月移动到距离恒星太近的位置，以至于韦伯望远镜无法观测到。” 桑吉说。基于中红外观测中行星的亮度和轨道模拟，研究人员认为它可能是一颗质量与土星相近的气态巨行星，以椭圆轨道围绕半人马座阿尔法A运行，轨道距离在日地距离的1到2倍之间变化。

“这是我们迄今为止使用MIRI日冕仪进行的一些最具挑战性的观测。” 皮埃尔 – 奥利维耶·拉加奇说，他来自法国原子能委员会（CEA），是论文的共同作者，也是MIRI法国研发负责人。“在开发该仪器时，我们就渴望了解在半人马座阿尔法周围可能发现什么，我期待着它接下来会为我们揭示什么！”

“如果得到证实，在韦伯望远镜拍摄的半人马座阿尔法A图像中发现的这颗潜在行星，将为系外行星成像研究树立新的里程碑。” 桑吉说。“在所有直接成像的行星中，这将是迄今发现距离其恒星最近的行星。它在温度和年龄上也与太阳系中的巨型行星最为相似，并且距离我们的家园地球最近。” 他还表示，“它存在于两颗距离很近的恒星组成的系统中，这将挑战我们对行星在混沌环境中如何形成、生存和演化的理解。”

如果通过更多观测得到证实，该团队的研究结果可能会改变系外行星科学的未来。

韦伯望远镜是有史以来发射到太空的最大、最强大的望远镜。根据一项国际合作协议，欧洲航天局提供了望远镜的发射服务，使用阿丽亚娜5号运载火箭。欧洲航天局与合作伙伴共同负责阿丽亚娜5号为韦伯任务的适应性开发和鉴定，以及通过阿丽亚娜空间公司采购发射服务。欧洲航天局还提供了主力光谱仪近红外光谱仪（NIRSpec），并参与了中红外仪器（MIRI）50% 的研制工作，MIRI由欧洲各国资助的研究所组成的财团（MIRI欧洲财团）与美国国家航空航天局喷气推进实验室以及亚利桑那大学合作设计和建造。

韦伯望远镜是美国国家航空航天局、欧洲航天局和加拿大航天局（CSA）的国际合作项目。