科學家們有史以來第一次成功捕捉到多顆行星圍繞另一顆類太陽恆星旋轉的影像。然而，儘管這顆恆星宿主與我們自己的太陽相似，但這個行星系統的快照顯示它並非像家園一樣的地方。
這顆恆星名為 TYC 8998-760-1，位於蒼蠅座，距離地球約 300 光年，質量與太陽相似。然而，它已知的兩顆行星卻截然不同——它們分別以大約 160 倍和 320 倍的日地距離繞其恆星執行（跨度大約是冥王星與太陽之間距離的四倍和八倍）。與我們太陽系中的任何天體相比，這兩個世界都超大。最外層的行星大約是木星的六倍重，而內層行星的質量是木星的 14 倍。在光譜偏振高對比度系外行星研究儀（SPHERE）產生的影像中，每個世界都顯示為恆星周圍的小點，SPHERE 在智利北部歐洲南方天文臺的甚大望遠鏡上執行。研究結果詳述於 7 月 22 日發表在《天體物理學雜誌通訊》上的一項研究中。
“這項工作真正令人著迷的地方在於，[它] 繼續增加系統和行星的多樣性，它們存在於那裡，圍繞各種各樣的恆星執行，”美國紐約市自然歷史博物館的天體物理學家麗貝卡·奧本海默說，她沒有參與這項研究。“行星系統沒有單一的‘結構’。”
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這項新研究僅是科學家們第三次成功拍攝到——或“直接成像”——圍繞單顆恆星執行的多個天體。但之前觀察到的那些系統是圍繞比太陽重得多或輕得多的恆星執行的，這使得它們與我們的太陽系的可比性降低。直接成像在研究我們行星鄰域之外的世界中仍然是罕見的。天文學家目錄中絕大多數系外行星僅透過更間接的方式為人所知：它們透過週期性地拉扯或在地球上看到的宿主恆星前形成剪影來暴露它們的存在和最基本的屬性——質量、大小和軌道。研究負責人，荷蘭萊頓大學的天體物理學家亞歷山大·博恩說，直接成像系外行星非常重要，因為透過“接收來自行星的光，我們可以更好地表徵大氣層——以及大氣層的元素丰度——和成分。”反過來，這些資訊使研究人員能夠對一個外星世界的環境條件做出更明智的猜測——以及它是否可能像地球一樣孕育生命。
然而，沒有人考慮在這兩個新成像的世界中存在生命。除了是寒冷軌道上臃腫的氣態巨行星，沒有生物可以居住的有意義的表面外，它們和它們的恆星都比我們的太陽和它周圍的行星年輕得多。“該系統本身有 1700 萬年[歷史]，”博恩說。“而我們的太陽系有 45 億年[歷史]。”即使它們確實擁有宜居條件，每個世界相對新生的狀態也不會為生物學從化學的變幻莫測中產生提供太多時間。儘管它們的行星的大小和年齡使它們不太可能成為我們所知的生命的候選者，但這些特性正是天文學家目前能夠看到它們的原因，因為它們會發出強大的紅外線輝光，這是它們形成過程中剩餘的能量。更小、更老、更溫和的世界，更靠近它們的恆星，仍然超出當前行星成像儀的範圍。但它們最終可能會被更大望遠鏡上更強大的儀器揭示出來。目前，三架超大型望遠鏡（ELT）——地面天文臺，其反射鏡尺寸約為 30 米——正在接近開發的最後階段。天文學家正在積極遊說 NASA 或其他航天機構在未來幾十年發射更雄心勃勃的行星成像太空望遠鏡。
即便如此，“我們離拍攝地球大小的行星的照片還有很長的路要走，”斯坦福大學的天體物理學家，雙子座行星成像儀的首席研究員布魯斯·麥金託什說——雙子座行星成像儀和 SPHERE 一起代表了系外行星照片拍攝的最新技術水平。“使用當前的技術，我們可以看到比恆星暗約一百萬倍的行星。這很了不起。但即使是木星——我們太陽系中最大的天體——也比太陽暗十億倍。”
博恩說，無論明亮恆星旁邊的目標行星是巨大的氣態天體還是更像地球的岩石天體，觀測它都像觀看“燈塔旁邊的螢火蟲，也許只有一米遠。你想看到這隻小螢火蟲，而你卻在 500 公里之外。這基本上就是我們正在應對的挑戰。”為了收集與恆星相比極其微弱的天體光線，SPHERE 和大多數其他行星成像儀器都使用一種稱為日冕儀的裝置，它可以阻擋幾乎所有恆星的光線——有效地減弱來自“燈塔”的眩光，以便可以看到附近的行星“螢火蟲”。
除了任何給定世界的更細緻的細節外，這些影像還可以揭示其他奇蹟——並提出重要的新謎團——這觸及了理論家們仍然處於萌芽階段的對精確行星系統如何出現和演化的理解的核心。在最新成像的系統中，“兩顆行星都圍繞同一顆恆星形成，並且年齡相同，但一顆行星的質量是另一顆的兩倍，”麥金託什說，他沒有參與這項研究。“比較它們的屬性將幫助我們瞭解行星的質量如何影響它們的演化。”此外，他補充說，該系統隨後的影像可能會揭示更多關於行星軌道的資訊——甚至可能揭示尚未看到的行星的存在。“它們的排列方式是否與我們太陽系中行星軌道的排列方式相同？它們是圓形的嗎？”麥金託什問道。瞭解這些問題的答案可以表明這些行星的形成方式是否與我們太陽周圍的行星相同，還是透過其他過程形成的——從而為行星和像我們這樣的系統是常見還是罕見提供另一個線索。