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翻譯：賀玉影

校對：牧夫校對組

編排：張瑩

后臺：朱宸宇

https://scitechdaily.com/nasa-just-found-one-of-the-coldest-planets-ever-and-its-in-a-twisted-orbit/

天文學家利用詹姆斯·韋布空間望遠鏡拍攝到了迄今為止觀測到的最冷系外行星之一——武仙座14c。這顆巨大的類木星行星圍繞著一顆類似太陽的恒星武仙座14（圖中標記的14 Her）運行，該恒星位于一個傾斜角度極大、混亂的星系中，距離地球60光年。

圖片來源：NASA、ESA、CSA、STScI、威廉·巴爾默（約翰霍普金斯大學）、丹妮拉·巴德萊茲·加利烏菲（阿默斯特學院）

第一張極度失衡系統系外行星的畫像

韋布太空望遠鏡不僅正在改變我們對宇宙的理解，它生成的瑰麗圖像包括發光的恒星形成區和我們太陽系中的行星，世人為之驚艷。

但當韋布將視線轉向遙遠的系外行星時，畫風大變。這些行星圍繞著距離我們太陽系非常遙遠的恒星運行，使得觀測它們變得極為困難。這些恒星比太陽亮數千倍，那些行星往往就被恒星的耀眼光芒所掩蓋，僅以微弱的光點形式出現。

然而，那些小點點卻能告訴科學家很多事。

在最新的觀測中，韋布取得了一張武仙座14c的圖像。武仙座14c是一顆圍繞距離地球60光年的一顆恒星運行的寒冷的巨行星。通過這顆太空中孤獨、冰冷的點，研究人員正在研究新的細節，包括該行星的溫度、非同尋常的運行軌道，甚至還有其大氣層的運作，讓我們一瞥外星世界的奇特活動。

這張武仙座14c的圖像由美國宇航局詹姆斯·韋伯空間望遠鏡的近紅外相機上的日冕儀取得。圖中白色五角星標記了宿主恒星武仙座14的位置，其光線已被日冕儀（圖中白色線圈起的黑色部分）遮擋。

版權：NASA、ESA、CSA、STScI、威廉·巴爾默（JHU）、丹妮拉·巴德萊茲·加利烏菲（阿默斯特學院）

韋布拍到一顆軌道異常的寒冷系外行星

被科學家們描述為異常、混亂且奇特的遙遠恒星系統，終于在韋布的幫助下逐漸清晰。借助其強大的近紅外相機，韋布拍攝到了圍繞恒星武仙座14運行的兩顆已知行星中的一顆的罕見圖像。該恒星位于銀河系內，距離地球約60光年。

這顆名為武仙座14c的行星因其極低的溫度令人側目。盡管天文學家已發現近6000顆系外行星，卻只有極少數被直接成像，而被成像的那些大多數都極其炎熱，溫度可達數百甚至數千度。但韋布的數據表明，武仙座14c這顆質量約為木星七倍的巨行星，其溫度僅有大約-3攝氏度。

這一突破性發現已被《天體物理學雜志通訊》接受發表，并于近日在美國天文學學會在美國阿拉斯加安克雷奇的會議上進行了展示。

韋布解鎖冷行星拍攝新時代

“系外行星越冷越難拍，因此韋布望遠鏡憑借其在紅外波段的極高靈敏度，開辟了全新的研究領域，”新論文的共同第一作者、美國約翰霍普金斯大學研究生威廉·巴爾默表示?！拔覀儸F在不僅能夠將熱的、年輕的系外行星加入研究對象，還能將以前因為太冷而無法直接看到的更老的系外行星加進來?！?/p>

韋布拍攝的武仙座14c圖像也為我們揭示了一個（中間這段對普通讀者應該沒有意義，我去掉了）截然不同的行星系統。該系統的中央恒星武仙座14與太陽相似——其年齡和溫度與我們的太陽相當，但質量稍小、溫度略低。

X形軌道打破常規

這個星系中有兩顆行星——武仙座14b更靠近恒星，并在韋布的圖像中被日冕儀遮光罩所遮擋。這些行星不像我們的太陽系那樣在同一平面上繞主星公轉。相反，它們的軌道平面相互交叉，形成一個“X”形，主星位于中心。也就是說，兩顆行星的軌道平面彼此傾斜約40度。當它們繞主星公轉時，會相互牽引和拉扯。

這是首次在如此不規則的行星系統中獲得系外行星的圖像。

行星犯罪現場的暴力過往

科學家們正在研究多個理論，試圖解釋該星系中的行星為何會如此“脫軌”。其中一個主要假設是，在星系形成初期存在的第三顆行星被狠狠拋出星系，使得剩下兩顆行星為之散開。

“我們太陽系早期演化的主導力量是氣態巨行星的運動和引力作用，”巴爾默補充道，“它們拋擲小行星并重新排列其他行星。這里我們看到的是一個更為劇烈的行星撞擊事件的后果。這提醒我們，類似的情況也可能發生在我們自己的太陽系中，而對于地球這類小型行星而言，其命運往往由強大許多的力量所決定?！?/p>

韋布銳化武仙座14c的影像

韋布望遠鏡的新數據不僅為研究人員提供了關于武仙座14c溫度的進一步了解，還揭示了該行星軌道和大氣層的其他細節。

研究結果表明，該行星距離其恒星約22.5億公里以橄欖球形軌道運行，這個距離比此前估算的更近，比地球和太陽之間的距離遠15倍。平均而言，這意味著武仙座14c在太陽系中位于土星與天王星之間。

大氣的秘密靠亮度揭開

利用韋布的日冕儀在4.4微米波段測量的行星亮度，結合已知的行星質量和系統年齡，暗示該行星大氣中存在復雜的動力學過程。

“如果一顆質量為一定值的行星在40億年前形成，隨后因缺乏持續供熱的能量來源而逐漸冷卻，我們就能預測它今天應該有多熱，”美國阿默斯特學院的丹妮拉·C·巴德萊茲·加利烏菲說道。她與巴爾默共同擔任該論文的第一作者?！邦~外信息，比如直接成像中觀測到的亮度，理論上可以支持對這顆行星溫度的估算。”

推翻預期的化學反應

然而，研究人員預期的結果并不總是與實際觀測結果一致。對于武仙座14c而言，該波長下的亮度比預期中同質量和年齡的天體要暗淡。不過，研究團隊能夠解釋這一差異。這種現象被稱為碳的不平衡化學反應（carbon disequilibrium chemistry），在褐矮星中較為常見。

“這顆系外行星如此寒冷，我們目前研究最充分的類似天體是最冷的褐矮星，”巴德萊茲·加利烏菲解釋道?！霸谶@些天體中，就像武仙座14c一樣，我們觀察到二氧化碳和一氧化碳存在于本應出現甲烷的溫度下。這可歸因于大氣層中的對流活動。在較溫暖的下層大氣中形成的分子會被迅速帶到寒冷的上層大氣中?！?/p>

系外行星探索的新篇章

研究人員希望韋布拍攝的武仙座14c圖像只是對這個奇異系統進行新一輪研究的開端。盡管韋布獲得的這個微小光點包含了大量信息，但未來對武仙座14進行的光譜學研究有望更好地揭示這顆有趣行星的大氣特性，并幫助研究人員理解該系統的動力學和形成機制。

詹姆斯·韋布太空望遠鏡是全球最先進的太空科學觀測臺，旨在探索宇宙中最深奧的奧秘。作為美國國家航空航天局的旗艦級太空望遠鏡——同時也是與歐空局和加拿大航天局合作的國際項目——韋布正徹底改變我們對宇宙的認知。它正在揭示我們太陽系內的奧秘，研究遙遠的系外行星，并探測早期宇宙以研究星系、恒星和行星的形成。憑借其強大的紅外線觀測能力，韋布不僅揭示了宇宙如何演化，還幫助我們更好地理解我們在其中的位置。

責任編輯：郭皓存

牧夫新媒體編輯部

『天文濕刻』 牧夫出品

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