天文学家竞相捕捉恒星附近系外行星的图像

AF Lep b 行星是世界上首创的。2023年，它是太阳系外质量最小的行星，可直接观测并使用天体测量法测量其质量。天体测量法是一种记录主恒星多年来细微运动的技术，可深入了解包括行星在内的环绕恒星运行的伴星。

目前，AF Lep b 是詹姆斯·韦伯太空望远镜 (JWST) 直接观测到的质量最低、角距最小的行星(即从地球上看它与其主星的距离)。观测结果最近发表在《天体物理学杂志快报》上。

AF Lep b 已有 2300 万年历史，是一颗相对年轻的气态巨星。(相比之下，木星已有 46 亿年历史。)这让它显得明亮，因此是观测的绝佳候选。然而，由德克萨斯大学奥斯汀分校的研究生 Kyle Franson 和约翰霍普金斯大学的 William Balmer 领导的团队希望进一步了解这颗行星，但他们必须争分夺秒才能捕捉到它。这是因为它正沿着轨道靠近其主星。距离越近，观测难度就越大。

“AF Lep b 正好处于可探测的内边缘。尽管 JWST 极其灵敏，但它比我们地面上最大的望远镜要小，”弗兰森解释道。“而且我们是在更长的波长下进行观测，这会使物体看起来更模糊。当它们看起来如此接近时，很难将一个光源与另一个光源区分开来。”

此外，詹姆斯·韦伯太空望远镜还使用日冕仪来观察恒星附近的行星。日冕仪是一种遮挡恒星光线的工具，可以看见附近的物体。在 AF Lep b 与其恒星的角分离处，日冕仪遮挡了 90% 以上的行星光线。随着行星接近其恒星，越来越多的光线将被遮挡。

“传统观点认为，詹姆斯·韦伯太空望远镜对宽轨道上的低质量行星比地面设施更敏感，但在发射之前，尚不清楚它在小距离上是否有竞争力，”德克萨斯大学天文学家、这项研究的合著者布伦丹·鲍勒说。“我们真的在把仪器推向极限。”

AF Lep b 绕恒星运行一圈大约需要 25 年。尽管理论上天文学家可以在恒星另一侧再次看到它时拍摄它的图像，但这可能还需要十多年时间才能实现。

为了确保不错过这次机会，该团队申请并获得了主任自由支配时间。这是望远镜上为关键的、时间敏感的观测预留的时间。获得詹姆斯·韦伯太空望远镜观测时间的提案竞争非常激烈，在这一特殊称号下竞争更加激烈。

“这是第一个由研究生领导的主任自由支配时间项目，”鲍勒说。“而且这是系外行星领域仅有的几个项目之一。”

太空望远镜科学研究所天文学家、论文共同作者 Laurent Pueyo 补充道：“两名研究生能够驾驭所有这些令人难以置信的技术创新，这真是了不起。”

该团队迫切希望进一步了解 AF Lep b 的大气层，因为直接观测与我们太阳系气态巨行星质量相似的行星并不常见。根据他们的观察，它的大气层非常活跃，对流将低层和高层之间的元素混合在一起。

“我们观察到的一氧化碳比我们最初预期的要多得多，”巴尔默解释道。“这种气体进入行星高层大气的唯一途径是借助强大的上升气流。”

虽然了解更多关于 AF Lep b 的知识令人兴奋，但能够做出这些观察尤其值得注意。

“从总体上看，这些数据是在詹姆斯·韦伯望远镜运行的第二年获得的。未来还会有更多数据，”鲍勒说。“这不仅与我们现在知道的行星有关。这也与我们即将发现的行星有关。这预示着我们将在未来几年看到的一些激动人心的工作。”