据科普中国报道:2022年9月2日凌晨,韦布空间望远镜(James Webb Space Telescope,以下简称“韦布”)拍摄的第一张系外行星图像被公布,如下图。
这颗系外行星的编号为“HIP 65426 b”,它围绕一颗编号为“HIP 65426”的恒星公转。
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数字化巡天(DSS)拍摄的恒星HIP 65426所在的天空中的群星(上方大图)与韦布拍摄的围绕这颗恒星运转的系外行星的图像(下方小图)。4张小图拍摄的是这颗行星平均波长分别为3.067微米、4.397微米、11.307微米与15.514微米的波段上的图像。白色五角星表示恒星所在的位置,恒星自身发出的光被设备屏蔽了。图中出现的棒状图像由仪器衍射效应引起,并非真实图像。图片来源:DSS;NASA/ESA/CSA, A. Carter (UCSC), the ERS 1386 team, and A. Pagan (STScI)上图中的大图显示了被拍摄的行星所围绕的恒星所在的位置。4张小图分别是韦布的近红外相机(NIRCam)与中红外设备(MIRI)拍摄的HIP 65426 b的4个波段的图像。有些读者可能会说:“咦,今年7月份被公布的韦布的第一批图片里不是有系外行星的图片吗?”没错。但那两张系外行星的图片并不是“图像”,而分别是“光变曲线”与“光谱”。而且,它们都是恒星在受行星影响之后显示出的光变曲线与光谱,而不是行星自身的。
此外,哪怕直接测量了行星自身,测量光变曲线只是相当于测量了一个人的手腕体温随着时间的变化,测量光谱也只是相当于测量了它某一时刻全身不同部位的体温,但却没有给这个人拍摄证件照。
这次,韦布拍摄的恰是一颗系外行星的“证件照”。这是韦布首次拍摄系外行星的图像。虽然它并不是人类获得的第一批系外行星的图像,但却是人类获得的系外行星在超过5微米的波长上的第一批的图像。
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2022年9月8日被发布的韦布空间望远镜的纪念邮票
图片来源:U.S. Postal Service
系外行星“动物园”
我们太阳系内的八大行星就是“太阳系内行星”,我们可以将它们简称为“系内行星”,但我们一般直接称呼它们为“行星”。在太阳系外的行星自然就是“系外行星”。我们将系外行星围绕的恒星称为它们的“母恒星”。
系外行星一般以如下方式命名:如果母恒星只有1颗行星,就在母恒星的编号后面直接加b;如果有2颗或更多颗行星,就继续使用c、d、e……这次韦布拍摄的系外行星,母恒星为HIP 65426,因此其编号为“HIP 65426b”;此前韦布探测过的那颗系外行星的母恒星为WASP-96,因此它的编号为“WASP-96b”。
从1992年人类确认第一颗系外行星,到2022年9月6日,人类共确认至少5471颗系外行星,它们处于至少3811个类似于太阳系的系统中,其中拥有不少于2颗行星的系统至少有833个。
我们知道,太阳系内虽然只有八大行星,但却可以被分为三类:水星、金星、地球与火星属于岩石行星,木星与土星属于气态巨行星,天王星与海王星属于冰巨行星。
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太阳与太阳系内的八大行星的“全家福”。从左到右依次是:太阳(部分)、水星(Mercury)、金星(Venus)、地球(Earth)、火星(Mars)、木星(Jupiter)、土星(Saturn)、天王星(Uranus)与海王星(Neptune),各天体的大小与相互之间的距离未按照比例显示。
图片来源:twinkl
系外行星的类型比太阳系内的行星更多样化。有的系外行星像地球,但质量却比地球大好几倍,因此属于“超级地球”;有的系外行星像木星,但因为距离母恒星太近,温度比木星高得多,因此属于“热木星”。它们的质量分布也很广,有的质量比木星大得多,因此属于“超级木星”,有的质量只是月球质量的2倍。
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一些被确认的“超级地球”的艺术想象图合集以及它们与地球的大小比较。
图片来源:NASA/AMES/JPL-CALTECH
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哈勃空间望远镜(HST)观测过的25颗热木星的艺术想象图合集。
图片来源喜鹊相亲交友平台:ESA/Hubble, N. Bartmann
虽然从科研的角度来看,每一种系外行星都有其独特的价值。但在这个丰富的系外行星“动物园”中,人类最感兴趣的还是那些温度适宜、表面可以产生液态水,且大小类似于地球的“宜居行星”。
如何发现系外行星?