这是一个被研究人员形容为“混乱又奇特”的行星系统。通过NASA詹姆斯‧韦伯太空望远镜的近红外线相机,天文学家成功拍摄到距离地球约60光年、位于银河系中的恒星“武仙座14”(14 Herculis)周围的已知系外行星之一,也是极为寒冷的气体巨行星。
系外行星14 Herculis c是目前为止以“直接摄影法”拍摄到的最冰冷系外行星。虽然已发现近6,000颗系外行星,但真正拍到形象的不到百颗,且多数极为炙热。14 Herculis c质量约木星七倍,表面温度仅约 -3°C,属极寒冷行星。母恒星14 Herculis性质与太阳相似,年龄接近,质量与温度略低。系外行星越冷,就越难直接拍摄;韦伯望远镜以红外波段的极高灵敏度,打开观测低温行星的新视野。
这张形象显示的是系外行星14 Herculis c,由NASA詹姆斯‧韦伯太空望远镜的近红外线相机(NIRCam)搭配日冕仪拍摄。星形符号标示母恒星14 Herculis位置,光芒被日冕仪屏蔽(白边黑圈处)。
14 Herculis c绕行恒星的平均距离约为22.5亿公里(约地球至太阳距离15倍),介于土星与天王星之间,轨道呈高度椭圆形,如美式足球。目前已知此系统有两颗行星,但轨道不像太阳系是共面,而像英文本母“X”交叉,以恒星为中心。两颗行星轨道面彼此倾斜约40°,且绕行过程互相牵引扰动。这是首次拍摄到此类高度倾斜系统的系外行星。
天文学家提出多种理论来解释此系统为何如此“偏离常轨”,主流假说之一认为:系统形成早期可能曾有第三颗行星遭剧烈抛出,导致其余行星重新排列组合。太阳系早期也历经过气体巨行星主导与迁移,重塑小行星带与其他行星轨道。14 Herculis系统,仿佛看到活动更剧烈的行星“犯罪现场”痕迹,令人不禁思索,类似演化过程太阳系是否也曾发生,左右地球等小型行星的命运。
根据理论,行星若约40亿年前形成,且缺乏稳定内部热源,应会随时间逐渐冷却,可推算目前温度与光度。然实际观测显示14 Herculis c亮度比预估低。团队推测,可能与大气“碳不平衡化学”有关,这种现象常见低温棕矮星。这类天体如14 Herculis c,应观测到甲烷的温度条件下,却侦测到二氧化碳与一氧化碳,暗示大气可能有剧烈垂直对流,将来自深层、较温暖区域的分子迅速带至冷却的高层。
此次14 Herculis c观测,仅是探索这个奇特行星系统的起点。虽然目前所见只是一个微弱光点,但若能进一步光谱观测,有助厘清大气成分,并深化对异常系统的动力学与形成历程的理解。
(首图为示意图,来源:Pixabay)