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翻译：贺玉影
校对：牧夫校对组
编排：张莹
后台：朱宸宇
https://scitechdaily.com/nasa-just-found-one-of-the-coldest-planets-ever-and-its-in-a-twisted-orbit/
天文学家利用詹姆斯·韦布空间望远镜拍摄到了迄今为止观测到的最冷系外行星之一——武仙座14c。这颗巨大的类木星行星围绕着一颗类似太阳的恒星武仙座14（图中标记的14 Her）运行，该恒星位于一个倾斜角度极大、混乱的星系中，距离地球60光年。
图片来源：NASA、ESA、CSA、STScI、威廉·巴尔默（约翰霍普金斯大学）、丹妮拉·巴德莱兹·加利乌菲（阿默斯特学院）
第一张极度失衡系统系外行星的画像
韦布太空望远镜不仅正在改变我们对宇宙的理解，它生成的瑰丽图像包括发光的恒星形成区和我们太阳系中的行星，世人为之惊艳。
但当韦布将视线转向遥远的系外行星时，画风大变。这些行星围绕着距离我们太阳系非常遥远的恒星运行，使得观测它们变得极为困难。这些恒星比太阳亮数千倍，那些行星往往就被恒星的耀眼光芒所掩盖，仅以微弱的光点形式出现。
然而，那些小点点却能告诉科学家很多事。
在最新的观测中，韦布取得了一张武仙座14c的图像。武仙座14c是一颗围绕距离地球60光年的一颗恒星运行的寒冷的巨行星。通过这颗太空中孤独、冰冷的点，研究人员正在研究新的细节，包括该行星的温度、非同寻常的运行轨道，甚至还有其大气层的运作，让我们一瞥外星世界的奇特活动。
这张武仙座14c的图像由美国宇航局詹姆斯·韦伯空间望远镜的近红外相机上的日冕仪取得。图中白色五角星标记了宿主恒星武仙座14的位置，其光线已被日冕仪（图中白色线圈起的黑色部分）遮挡。
版权：NASA、ESA、CSA、STScI、威廉·巴尔默（JHU）、丹妮拉·巴德莱兹·加利乌菲（阿默斯特学院）
韦布拍到一颗轨道异常的寒冷系外行星
被科学家们描述为异常、混乱且奇特的遥远恒星系统，终于在韦布的帮助下逐渐清晰。借助其强大的近红外相机，韦布拍摄到了围绕恒星武仙座14运行的两颗已知行星中的一颗的罕见图像。该恒星位于银河系内，距离地球约60光年。
这颗名为武仙座14c的行星因其极低的温度令人侧目。尽管天文学家已发现近6000颗系外行星，却只有极少数被直接成像，而被成像的那些大多数都极其炎热，温度可达数百甚至数千度。但韦布的数据表明，武仙座14c这颗质量约为木星七倍的巨行星，其温度仅有大约-3摄氏度。
这一突破性发现已被《天体物理学杂志通讯》接受发表，并于近日在美国天文学学会在美国阿拉斯加安克雷奇的会议上进行了展示。
韦布解锁冷行星拍摄新时代
“系外行星越冷越难拍，因此韦布望远镜凭借其在红外波段的极高灵敏度，开辟了全新的研究领域，”新论文的共同第一作者、美国约翰霍普金斯大学研究生威廉·巴尔默表示。“我们现在不仅能够将热的、年轻的系外行星加入研究对象，还能将以前因为太冷而无法直接看到的更老的系外行星加进来。”
韦布拍摄的武仙座14c图像也为我们揭示了一个（中间这段对普通读者应该没有意义，我去掉了）截然不同的行星系统。该系统的中央恒星武仙座14与太阳相似——其年龄和温度与我们的太阳相当，但质量稍小、温度略低。
X形轨道打破常规
这个星系中有两颗行星——武仙座14b更靠近恒星，并在韦布的图像中被日冕仪遮光罩所遮挡。这些行星不像我们的太阳系那样在同一平面上绕主星公转。相反，它们的轨道平面相互交叉，形成一个“X”形，主星位于中心。也就是说，两颗行星的轨道平面彼此倾斜约40度。当它们绕主星公转时，会相互牵引和拉扯。
这是首次在如此不规则的行星系统中获得系外行星的图像。
行星犯罪现场的暴力过往
科学家们正在研究多个理论，试图解释该星系中的行星为何会如此“脱轨”。其中一个主要假设是，在星系形成初期存在的第三颗行星被狠狠抛出星系，使得剩下两颗行星为之散开。
“我们太阳系早期演化的主导力量是气态巨行星的运动和引力作用，”巴尔默补充道，“它们抛掷小行星并重新排列其他行星。这里我们看到的是一个更为剧烈的行星撞击事件的后果。这提醒我们，类似的情况也可能发生在我们自己的太阳系中，而对于地球这类小型行星而言，其命运往往由强大许多的力量所决定。”
韦布锐化武仙座14c的影像
韦布望远镜的新数据不仅为研究人员提供了关于武仙座14c温度的进一步了解，还揭示了该行星轨道和大气层的其他细节。
研究结果表明，该行星距离其恒星约22.5亿公里以橄榄球形轨道运行，这个距离比此前估算的更近，比地球和太阳之间的距离远15倍。平均而言，这意味着武仙座14c在太阳系中位于土星与天王星之间。
大气的秘密靠亮度揭开
利用韦布的日冕仪在4.4微米波段测量的行星亮度，结合已知的行星质量和系统年龄，暗示该行星大气中存在复杂的动力学过程。
“如果一颗质量为一定值的行星在40亿年前形成，随后因缺乏持续供热的能量来源而逐渐冷却，我们就能预测它今天应该有多热，”美国阿默斯特学院的丹妮拉·C·巴德莱兹·加利乌菲说道。她与巴尔默共同担任该论文的第一作者。“额外信息，比如直接成像中观测到的亮度，理论上可以支持对这颗行星温度的估算。”
推翻预期的化学反应
然而，研究人员预期的结果并不总是与实际观测结果一致。对于武仙座14c而言，该波长下的亮度比预期中同质量和年龄的天体要暗淡。不过，研究团队能够解释这一差异。这种现象被称为碳的不平衡化学反应（carbon disequilibrium chemistry），在褐矮星中较为常见。
“这颗系外行星如此寒冷，我们目前研究最充分的类似天体是最冷的褐矮星，”巴德莱兹·加利乌菲解释道。“在这些天体中，就像武仙座14c一样，我们观察到二氧化碳和一氧化碳存在于本应出现甲烷的温度下。这可归因于大气层中的对流活动。在较温暖的下层大气中形成的分子会被迅速带到寒冷的上层大气中。”
系外行星探索的新篇章
研究人员希望韦布拍摄的武仙座14c图像只是对这个奇异系统进行新一轮研究的开端。尽管韦布获得的这个微小光点包含了大量信息，但未来对武仙座14进行的光谱学研究有望更好地揭示这颗有趣行星的大气特性，并帮助研究人员理解该系统的动力学和形成机制。
詹姆斯·韦布太空望远镜是全球最先进的太空科学观测台，旨在探索宇宙中最深奥的奥秘。作为美国国家航空航天局的旗舰级太空望远镜——同时也是与欧空局和加拿大航天局合作的国际项目——韦布正彻底改变我们对宇宙的认知。它正在揭示我们太阳系内的奥秘，研究遥远的系外行星，并探测早期宇宙以研究星系、恒星和行星的形成。凭借其强大的红外线观测能力，韦布不仅揭示了宇宙如何演化，还帮助我们更好地理解我们在其中的位置。
责任编辑：郭皓存
牧夫新媒体编辑部