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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(xué)家利用詹姆斯·韋布空間望遠(yuǎn)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(biāo)記的14 Her）運(yùn)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(xué)）、丹妮拉·巴德萊茲·加利烏菲（阿默斯特學(xué)院）

第一張極度失衡系統(tǒng)系外行星的畫像

韋布太空望遠(yuǎn)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(fā)光的恒星形成區(qū)和我們太陽系中的行星，世人為之驚艷。

但當(dāng)韋布將視線轉(zhuǎn)向遙遠(yuǎn)的系外行星時，畫風(fēng)大變。這些行星圍繞著距離我們太陽系非常遙遠(yuǎn)的恒星運(yùn)行，使得觀測它們變得極為困難。這些恒星比太陽亮數(shù)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(xiàn)。

然而，那些小點點卻能告訴科學(xué)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(yùn)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(xì)節(jié)，包括該行星的溫度、非同尋常的運(yùn)行軌道，甚至還有其大氣層的運(yùn)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(yuǎn)鏡的近紅外相機(jī)上的日冕儀取得。圖中白色五角星標(biāo)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(quán)：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(xué)院）

韋布拍到一顆軌道異常的寒冷系外行星

被科學(xué)家們描述為異常、混亂且奇特的遙遠(yuǎn)恒星系統(tǒng)，終于在韋布的幫助下逐漸清晰。借助其強(qiáng)大的近紅外相機(jī)，韋布拍攝到了圍繞恒星武仙座14運(yùn)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(nèi)，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(cè)目。盡管天文學(xué)家已發(fā)現(xiàn)近6000顆系外行星，卻只有極少數(shù)被直接成像，而被成像的那些大多數(shù)都極其炎熱，溫度可達(dá)數(shù)百甚至數(shù)千度。但韋布的數(shù)據(jù)表明，武仙座14c這顆質(zhì)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(fā)現(xiàn)已被《天體物理學(xué)雜志通訊》接受發(fā)表，并于近日在美國天文學(xué)學(xué)會在美國阿拉斯加安克雷奇的會議上進(jìn)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(yuǎn)鏡憑借其在紅外波段的極高靈敏度，開辟了全新的研究領(lǐng)域，”新論文的共同第一作者、美國約翰霍普金斯大學(xué)研究生威廉·巴爾默表示。“我們現(xiàn)在不僅能夠?qū)岬摹⒛贻p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(jìn)來。”

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(yīng)該沒有意義，我去掉了）截然不同的行星系統(tǒng)。該系統(tǒng)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(dāng)，但質(zhì)量稍小、溫度略低。

X形軌道打破常規(guī)

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(zhuǎn)。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(dāng)它們繞主星公轉(zhuǎn)時，會相互牽引和拉扯。

這是首次在如此不規(guī)則的行星系統(tǒng)中獲得系外行星的圖像。

行星犯罪現(xiàn)場的暴力過往

科學(xué)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(shè)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(dǎo)力量是氣態(tài)巨行星的運(yùn)動和引力作用，”巴爾默補(bǔ)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(fā)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(yùn)往往由強(qiáng)大許多的力量所決定。”

韋布銳化武仙座14c的影像

韋布望遠(yuǎn)鏡的新數(shù)據(jù)不僅為研究人員提供了關(guān)于武仙座14c溫度的進(jìn)一步了解，還揭示了該行星軌道和大氣層的其他細(xì)節(jié)。

研究結(jié)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(yùn)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(yuǎn)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(jié)合已知的行星質(zhì)量和系統(tǒng)年齡，暗示該行星大氣中存在復(fù)雜的動力學(xué)過程。

“如果一顆質(zhì)量為一定值的行星在40億年前形成，隨后因缺乏持續(xù)供熱的能量來源而逐漸冷卻，我們就能預(yù)測它今天應(yīng)該有多熱，”美國阿默斯特學(xué)院的丹妮拉·C·巴德萊茲·加利烏菲說道。她與巴爾默共同擔(dān)任該論文的第一作者。“額外信息，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(yù)期的化學(xué)反應(yīng)

然而，研究人員預(yù)期的結(jié)果并不總是與實際觀測結(jié)果一致。對于武仙座14c而言，該波長下的亮度比預(yù)期中同質(zhì)量和年齡的天體要暗淡。不過，研究團(tuán)隊能夠解釋這一差異。這種現(xiàn)象被稱為碳的不平衡化學(xué)反應(yīng)（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。“在這些天體中，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(yīng)出現(xiàn)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。”

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(tǒng)進(jìn)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(jìn)行的光譜學(xué)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(tǒng)的動力學(xué)和形成機(jī)制。

詹姆斯·韋布太空望遠(yuǎn)鏡是全球最先進(jìn)的太空科學(xué)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(yuǎn)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(rèn)知。它正在揭示我們太陽系內(nèi)的奧秘，研究遙遠(yuǎn)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(qiáng)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(zé)任編輯：郭皓存

牧夫新媒體編輯部

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