本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定代表《大眾科學》的觀點
天文學家團隊利用尖端技術，直接成像了一個遙遠的四行星系統，並透過同時獲取這些行星的光譜創造了歷史。
首次比較觀察表明，這些天體各自具有獨特的大氣成分，沒有一個可以直接匹配任何先前已知的星體類別。
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只有極少數外行星系統能夠讓我們直接觀測到行星。當行星發出的或反射的光比其母恆星的光輻射暗數百萬到數十億倍時，探測這些光線非常困難。
HR 8799 就是這樣一個系統，它是一顆非常年輕、多變且中等大小的恆星，質量約為太陽的 1.5 倍，距離地球約 128 光年。早在 2008 年末，就有訊息宣佈，使用夏威夷的偉大的凱克和雙子座望遠鏡上的先進自適應光學技術，已經對 3 顆行星進行了成像。幾年後，又發現了一顆第四顆行星。
這些不是我們通常所見的行星型別。首先，它們都很熱——仍然因為最近在過去 3000 萬年左右形成而發光，溫度在 800 到 1000 開爾文（980F 到 1300F）之間。它們是氣體巨星，但質量約為木星的 5 到 7 倍，甚至高達 20 到 30 倍。事實上，一直存在關於它們是否真的是行星還是被稱為褐矮星的更大型天體的爭論。
如果我們觀察這些行星的軌道位置，這個系統也顯得非常陌生。按照發現順序標記為 b、c、d 和 e，它們目前與 HR 8799 的距離約為 68 AU、38 AU、24 AU 和 15 AU——其中 1 AU 是地球到太陽的距離。
這意味著離恆星最近的行星 'e'，其軌道大約位於我們太陽系中土星和天王星軌道之間，行星 'b' 則位於我們柯伊伯帶的末端之外。這是一種與我們習慣的截然不同的結構。
掌握這些神秘氣體世界的成分和大氣結構將是一個巨大的進步。來自如此炎熱世界的spectra光譜將提供這樣的指紋。但是，到目前為止，測量這方面的努力收效甚微。
Project 1640 應運而生，這是一項為期多年的專案，使用加利福尼亞州 200 英寸寬的帕洛瑪望遠鏡。它應用最先進的自適應光學技術，以最大限度地減少地球大氣模糊效應，使用精密日冕儀阻擋 HR 8799 的光線，以揭示行星，並使用光譜儀將每張影像的畫素轉換為 37,146 個光譜。
如果這聽起來很技術性，那確實如此。關鍵是，不僅可以在像 HR 8799 這樣的系統中看到行星，而且透過一些技巧，可以同時獲得每個行星的光譜——直接探測它們的實際成分和性質。
這項探索的結果在 Ben Oppenheimer 及其同事即將發表在《天體物理學雜誌》上的一篇新論文中進行了報告。這令人非常震驚。雖然這四顆行星都發出相似的亮度，但它們彼此之間卻截然不同。
存在甲烷和氨等化合物的特徵，但也存在可能是乙炔和氰化氫的物質——這真是一種混合物。引用 Oppenheimer 等人的話——他們的分析表明，這些行星是這樣的
• b：含有氨和/或乙炔以及二氧化碳，但甲烷很少。
• c：含有氨，可能含有少量乙炔，但不含二氧化碳或大量甲烷。
• d：含有乙炔、甲烷和二氧化碳，但未明確檢測到氨。
• e：含有甲烷和乙炔，但不含氨或二氧化碳。
您可能對此感到困惑，那麼這意味著什麼呢？首先，這意味著這些天體看起來更像是行星，而不是褐矮星。而且它們彼此之間顯然且非常不同——儘管（據推測）都是大型、炎熱的氣體巨星。唯一看起來有點熟悉的是 'e'——它的光譜有點像土星夜面的光譜。
這些世界究竟為何如此多樣化以及如何形成的，是一個引人入勝的謎題。研究人員認為，這可能部分是由於來自年輕恆星 HR 8799 的紫外線爆發式地湧入該系統造成的。這種輻射比我們太陽的同等輻射強一千倍，可以驅動行星大氣層中各種化學和物理變化。
事實上，有初步證據表明行星光譜在短短幾個月內發生變化。這可能是恆星輻射變化的影響。也可能正是我們最熟悉的行星特性，我們稱之為天氣的現象。
這是一項傑出的天文學研究，它代表著一個發現的新時代，在這個時代，其他世界的多樣性將使我們非常非常忙碌。
作為一次早期的偵察，這還不錯。
[注：完全公開——公平地說，自從 Project 1640 啟動以來，我就一直很熟悉它，並將幾位作者視為優秀的同事，因此我的興奮之情自然帶有偏見]