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韦伯太空望远镜星光过滤日冕观测获重大突破 恒星刺眼强光下首次拍摄巨型冷行星

2026-11-07 13:45 EST · AI 整理 · 1127 字 · 约3分钟 · 阅读 …
图片:AI生成

美国国家航空航天局(NASA)与欧洲航天局(ESA)于2026年11月6日至7日联合公布詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)在系外行星探测领域的重大突破成果,天文学家团队通过开发新型自适应星光过滤算法与日冕仪(Coronagraph)高对比度成像技术的极限结合,成功消除了来自宿主恒星压倒性的刺眼强光,首次在漆黑宇宙背景中直接拍摄到一颗此前完全被强光遮蔽的巨型冷系外行星;该突破性观测不仅直接锁定了该行星的大气热辐射轮廓,更利用近红外光谱仪(NIRSpec)精确捕获了其高空大气中由光化学反应生成的二氧化硫与甲烷分子吸收谱线。

韦伯太空望远镜系外行星星光过滤观测关键参数

  • 观测核心技术突破形态:算法增强型日冕仪星光自适应滤除技术
  • 探测系外行星物理特征:距离宿主恒星较远的巨型低温气态巨行星
  • 大气成分光谱锁定分子:明确检出二氧化硫(SO2)、甲烷与水蒸气光谱
  • 观测数据国际发表渠道:《自然·天文学》(Nature Astronomy)接收

恒星眩光为何长期成为直接拍摄外星世界的不可逾越鸿沟?

在现代天文学长达三十余年的系外行星探索历程中,绝大多数已被确认的数千颗地外行星都是通过「凌星法」(Transit Method)或「径向速度法」(Radial Velocity)间接推导得出的。凌星法依赖行星经过恒星表面时造成的微小亮度跌落,而无法获得行星表面的直接图像与空间立体分布。

然而,对于那些轨道周期长达数十年、远离宿主恒星的冰冻气态巨行星,直接成像面临着极端悬殊的物理反差壁垒。母恒星所发出的光子强度通常比绕其运行的暗弱行星高出上亿倍甚至数百亿倍,如同在数公里外试图拍摄紧贴在大型探照灯灯丝旁的一只微小飞蛾。哪怕拥有6.5米镀金铍镜的韦伯望远镜,其极其敏锐的红外传感器也会被恒星的强衍射光芒彻底过载饱和。

新型星光过滤日冕仪技术如何从强光中剥离出行星微弱身影?

由康奈尔大学、芝加哥大学与欧洲空间学者组成的研究团队,在此次攻关中开创性地提出了一种软硬件深度耦合的星光滤除新路径。研究团队不仅利用韦伯搭载的微型遮光日冕仪物理挡板遮挡住恒星核心光晕,更在地面数据处理流程中引入了多参考星点差分算法(Reference Differential Imaging)。

通过精细比对多颗无行星干扰的背景恒星衍射斑图样,计算机算法能够以像素级精度重构出韦伯光学镜面所产生的所有微小杂散散射光,并将其从原始观测矩阵中以毫秒级精度完全扣除。随着刺眼的恒星眩光被彻底「熄灭」,一颗原本深藏在黑暗阴影中的低温巨行星赫然显现,展现出其清晰的红外辐射热斑与多层大气反射轮廓。

大气光化学吸收光谱突破对地外生命宜居性探索有何启示?

更为震撼的是,韦伯望远镜的近红外分光计(NIRSpec)随即对这颗暗夜显现的行星展开了连续深空曝光,首次绘制出信噪比极高的连续反射与吸收光谱曲线。

光谱分析不仅清晰证实了水蒸气与甲烷的存在,更在特定近红外波段捕捉到了由恒星高能紫外线辐射轰击行星高空大气引发光化学合成的特征二氧化硫分子吸收线。这一直接成像与光谱解构技术的成熟,彻底打破了以往只能观测近距离高温「热木星」的技术枷锁,宣告天文学界正式具备了直接探测太阳系外寒冷巨行星乃至未来探测宜居类地行星大气生物标志物(Biosignatures)的核心观测能力。

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