韋伯望遠鏡捕捉罕見傾斜軌道系統,武仙座 14 C 或揭行星演化新線索

作者 | 發布日期 2025 年 06 月 15 日 22:14 | 分類 天文 line share Linkedin share follow us in feedly line share
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韋伯望遠鏡捕捉罕見傾斜軌道系統,武仙座 14 C 或揭行星演化新線索

這是一個被研究人員形容為「混亂又奇特」的行星系統。透過 NASA 詹姆斯‧韋伯太空望遠鏡的近紅外線相機,天文學家成功拍攝到距離地球約 60 光年、位於銀河系中的恆星「武仙座 14」(14 Herculis)周圍的已知系外行星之一,也是極為寒冷的氣體巨行星。

系外行星 14 Herculis c 是目前為止以「直接攝影法」拍攝到的最冰冷系外行星。雖然已發現近 6,000 顆系外行星,但真正拍到影像的不到百顆,且多數極為炙熱。14 Herculis c 質量約木星七倍,表面溫度僅約 -3°C,屬極寒冷行星。母恆星 14 Herculis 性質與太陽相似,年齡接近,質量與溫度略低。系外行星越冷,就越難直接拍攝;韋伯望遠鏡以紅外波段的極高靈敏度,開啟觀測低溫行星的新視野。

▲ 這張影像顯示的是系外行星 14 Herculis c,由 NASA 詹姆斯‧韋伯太空望遠鏡的近紅外線相機(NIRCam)搭配日冕儀拍攝。星形符號標示母恆星 14 Herculis 位置,光芒被日冕儀遮蔽(白邊黑圈處)。

14 Herculis c 繞行恆星的平均距離約為 22.5 億公里(約地球至太陽距離 15 倍),介於土星與天王星之間,軌道呈高度橢圓形,如美式足球。目前已知此系統有兩顆行星,但軌道不像太陽系是共面,而像英文字母「X」交叉,以恆星為中心。兩顆行星軌道面彼此傾斜約 40°,且繞行過程互相牽引擾動。這是首次拍攝到此類高度傾斜系統的系外行星。

天文學家提出多種理論來解釋此系統為何如此「偏離常軌」,主流假說之一認為:系統形成早期可能曾有第三顆行星遭劇烈拋出,導致其餘行星重新排列組合。太陽系早期也歷經過氣體巨行星主導與遷移,重塑小行星帶與其他行星軌道。14 Herculis 系統,彷彿看到活動更劇烈的行星「犯罪現場」痕跡,令人不禁思索,類似演化過程太陽系是否也曾發生,左右地球等小型行星的命運。

根據理論,行星若約 40 億年前形成,且缺乏穩定內部熱源,應會隨時間逐漸冷卻,可推算目前溫度與光度。然實際觀測顯示 14 Herculis c 亮度比預估低。團隊推測,可能與大氣「碳不平衡化學」有關,這種現象常見低溫棕矮星。這類天體如 14 Herculis c,應觀測到甲烷的溫度條件下,卻偵測到二氧化碳與一氧化碳,暗示大氣可能有劇烈垂直對流,將來自深層、較溫暖區域的分子迅速帶至冷卻的高層。

此次 14 Herculis c 觀測,僅是探索這個奇特行星系統的起點。雖然目前所見只是一個微弱光點,但若能進一步光譜觀測,有助釐清大氣成分,並深化對異常系統的動力學與形成歷程的理解。

(本文由 台北天文館 授權轉載;首圖為示意圖,來源:Pixabay

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