科学家们有史以来第一次成功捕捉到多颗行星围绕另一颗类太阳恒星旋转的图像。然而，尽管这颗恒星宿主与我们自己的太阳相似，但这个行星系统的快照显示它并非像家园一样的地方。
这颗恒星名为 TYC 8998-760-1，位于苍蝇座，距离地球约 300 光年，质量与太阳相似。然而，它已知的两颗行星却截然不同——它们分别以大约 160 倍和 320 倍的日地距离绕其恒星运行（跨度大约是冥王星与太阳之间距离的四倍和八倍）。与我们太阳系中的任何天体相比，这两个世界都超大。最外层的行星大约是木星的六倍重，而内层行星的质量是木星的 14 倍。在光谱偏振高对比度系外行星研究仪（SPHERE）产生的图像中，每个世界都显示为恒星周围的小点，SPHERE 在智利北部欧洲南方天文台的甚大望远镜上运行。研究结果详述于 7 月 22 日发表在《天体物理学杂志通讯》上的一项研究中。
“这项工作真正令人着迷的地方在于，[它] 继续增加系统和行星的多样性，它们存在于那里，围绕各种各样的恒星运行，”美国纽约市自然历史博物馆的天体物理学家丽贝卡·奥本海默说，她没有参与这项研究。“行星系统没有单一的‘结构’。”
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这项新研究仅是科学家们第三次成功拍摄到——或“直接成像”——围绕单颗恒星运行的多个天体。但之前观察到的那些系统是围绕比太阳重得多或轻得多的恒星运行的，这使得它们与我们的太阳系的可比性降低。直接成像在研究我们行星邻域之外的世界中仍然是罕见的。天文学家目录中绝大多数系外行星仅通过更间接的方式为人所知：它们通过周期性地拉扯或在地球上看到的宿主恒星前形成剪影来暴露它们的存在和最基本的属性——质量、大小和轨道。研究负责人，荷兰莱顿大学的天体物理学家亚历山大·博恩说，直接成像系外行星非常重要，因为通过“接收来自行星的光，我们可以更好地表征大气层——以及大气层的元素丰度——和成分。”反过来，这些信息使研究人员能够对一个外星世界的环境条件做出更明智的猜测——以及它是否可能像地球一样孕育生命。
然而，没有人考虑在这两个新成像的世界中存在生命。除了是寒冷轨道上臃肿的气态巨行星，没有生物可以居住的有意义的表面外，它们和它们的恒星都比我们的太阳和它周围的行星年轻得多。“该系统本身有 1700 万年[历史]，”博恩说。“而我们的太阳系有 45 亿年[历史]。”即使它们确实拥有宜居条件，每个世界相对新生的状态也不会为生物学从化学的变幻莫测中产生提供太多时间。尽管它们的行星的大小和年龄使它们不太可能成为我们所知的生命的候选者，但这些特性正是天文学家目前能够看到它们的原因，因为它们会发出强大的红外线辉光，这是它们形成过程中剩余的能量。更小、更老、更温和的世界，更靠近它们的恒星，仍然超出当前行星成像仪的范围。但它们最终可能会被更大望远镜上更强大的仪器揭示出来。目前，三架超大型望远镜（ELT）——地面天文台，其反射镜尺寸约为 30 米——正在接近开发的最后阶段。天文学家正在积极游说 NASA 或其他航天机构在未来几十年发射更雄心勃勃的行星成像太空望远镜。
即便如此，“我们离拍摄地球大小的行星的照片还有很长的路要走，”斯坦福大学的天体物理学家，双子座行星成像仪的首席研究员布鲁斯·麦金托什说——双子座行星成像仪和 SPHERE 一起代表了系外行星照片拍摄的最新技术水平。“使用当前的技术，我们可以看到比恒星暗约一百万倍的行星。这很了不起。但即使是木星——我们太阳系中最大的天体——也比太阳暗十亿倍。”
博恩说，无论明亮恒星旁边的目标行星是巨大的气态天体还是更像地球的岩石天体，观测它都像观看“灯塔旁边的萤火虫，也许只有一米远。你想看到这只小萤火虫，而你却在 500 公里之外。这基本上就是我们正在应对的挑战。”为了收集与恒星相比极其微弱的天体光线，SPHERE 和大多数其他行星成像仪器都使用一种称为日冕仪的设备，它可以阻挡几乎所有恒星的光线——有效地减弱来自“灯塔”的眩光，以便可以看到附近的行星“萤火虫”。
除了任何给定世界的更细致的细节外，这些图像还可以揭示其他奇迹——并提出重要的新谜团——这触及了理论家们仍然处于萌芽阶段的对精确行星系统如何出现和演化的理解的核心。在最新成像的系统中，“两颗行星都围绕同一颗恒星形成，并且年龄相同，但一颗行星的质量是另一颗的两倍，”麦金托什说，他没有参与这项研究。“比较它们的属性将帮助我们了解行星的质量如何影响它们的演化。”此外，他补充说，该系统随后的图像可能会揭示更多关于行星轨道的信息——甚至可能揭示尚未看到的行星的存在。“它们的排列方式是否与我们太阳系中行星轨道的排列方式相同？它们是圆形的吗？”麦金托什问道。了解这些问题的答案可以表明这些行星的形成方式是否与我们太阳周围的行星相同，还是通过其他过程形成的——从而为行星和像我们这样的系统是常见还是罕见提供另一个线索。