本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定代表《大众科学》的观点
天文学家团队利用尖端技术，直接成像了一个遥远的四行星系统，并通过同时获取这些行星的光谱创造了历史。
首次比较观察表明，这些天体各自具有独特的大气成分，没有一个可以直接匹配任何先前已知的星体类别。
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只有极少数外行星系统能够让我们直接观测到行星。当行星发出的或反射的光比其母恒星的光辐射暗数百万到数十亿倍时，探测这些光线非常困难。
HR 8799 就是这样一个系统，它是一颗非常年轻、多变且中等大小的恒星，质量约为太阳的 1.5 倍，距离地球约 128 光年。早在 2008 年末，就有消息宣布，使用夏威夷的伟大的凯克和双子座望远镜上的先进自适应光学技术，已经对 3 颗行星进行了成像。几年后，又发现了一颗第四颗行星。
这些不是我们通常所见的行星类型。首先，它们都很热——仍然因为最近在过去 3000 万年左右形成而发光，温度在 800 到 1000 开尔文（980F 到 1300F）之间。它们是气体巨星，但质量约为木星的 5 到 7 倍，甚至高达 20 到 30 倍。事实上，一直存在关于它们是否真的是行星还是被称为褐矮星的更大型天体的争论。
如果我们观察这些行星的轨道位置，这个系统也显得非常陌生。按照发现顺序标记为 b、c、d 和 e，它们目前与 HR 8799 的距离约为 68 AU、38 AU、24 AU 和 15 AU——其中 1 AU 是地球到太阳的距离。
这意味着离恒星最近的行星 'e'，其轨道大约位于我们太阳系中土星和天王星轨道之间，行星 'b' 则位于我们柯伊伯带的末端之外。这是一种与我们习惯的截然不同的结构。
掌握这些神秘气体世界的成分和大气结构将是一个巨大的进步。来自如此炎热世界的spectra光谱将提供这样的指纹。但是，到目前为止，测量这方面的努力收效甚微。
Project 1640 应运而生，这是一项为期多年的项目，使用加利福尼亚州 200 英寸宽的帕洛玛望远镜。它应用最先进的自适应光学技术，以最大限度地减少地球大气模糊效应，使用精密日冕仪阻挡 HR 8799 的光线，以揭示行星，并使用光谱仪将每张图像的像素转换为 37,146 个光谱。
如果这听起来很技术性，那确实如此。关键是，不仅可以在像 HR 8799 这样的系统中看到行星，而且通过一些技巧，可以同时获得每个行星的光谱——直接探测它们的实际成分和性质。
这项探索的结果在 Ben Oppenheimer 及其同事即将发表在《天体物理学杂志》上的一篇新论文中进行了报告。这令人非常震惊。虽然这四颗行星都发出相似的亮度，但它们彼此之间却截然不同。
存在甲烷和氨等化合物的特征，但也存在可能是乙炔和氰化氢的物质——这真是一种混合物。引用 Oppenheimer 等人的话——他们的分析表明，这些行星是这样的
• 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，但未明确检测到氨。
• e：含有甲烷和乙炔，但不含氨或二氧化碳。
您可能对此感到困惑，那么这意味着什么呢？首先，这意味着这些天体看起来更像是行星，而不是褐矮星。而且它们彼此之间显然且非常不同——尽管（据推测）都是大型、炎热的气体巨星。唯一看起来有点熟悉的是 'e'——它的光谱有点像土星夜面的光谱。
这些世界究竟为何如此多样化以及如何形成的，是一个引人入胜的谜题。研究人员认为，这可能部分是由于来自年轻恒星 HR 8799 的紫外线爆发式地涌入该系统造成的。这种辐射比我们太阳的同等辐射强一千倍，可以驱动行星大气层中各种化学和物理变化。
事实上，有初步证据表明行星光谱在短短几个月内发生变化。这可能是恒星辐射变化的影响。也可能正是我们最熟悉的行星特性，我们称之为天气的现象。
这是一项杰出的天文学研究，它代表着一个发现的新时代，在这个时代，其他世界的多样性将使我们非常非常忙碌。
作为一次早期的侦察，这还不错。
[注：完全公开——公平地说，自从 Project 1640 启动以来，我就一直很熟悉它，并将几位作者视为优秀的同事，因此我的兴奋之情自然带有偏见]