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科學家警告：韋伯望遠鏡數據可能被錯誤詮釋

【2022年09月26日訊】（記者林達編譯報導）如果你發現詹姆斯‧韋伯太空望遠鏡（JWST）可能在騙我們，那該怎麼辦？這並不完全是危言聳聽。哈佛大學和麻省理工學院的一項新研究警告說，天文學家目前使用的模型存在明顯錯誤，可能導致嚴重誤解韋伯望遠鏡的大部分關於系外行星的數據。

在9月15日的《自然‧天文學》（Nature Astronomy）雜誌上發表的這項新研究中，哈佛及麻省理工（MIT）的天文學家表示，科學家目前解釋來自韋伯望遠鏡的海量數據的方式可能不準確——甚至分辨不出某個系外行星是否宜居。

研究人員在其研究中確定，目前用於推測光子如何通過某種材料的理論模型「無法匹配韋伯望遠鏡數據的精準度」。MIT行星科學研究生普拉傑瓦‧爾尼勞拉 （Prajwal Niraula）在大學發布的新聞稿中這樣說。

MIT助理教授兼研究聯合負責人朱利安‧德‧威特（Julien de Wit）針對韋伯望遠鏡數據的不同詮釋之間的差異，他舉例解釋說，「像水這樣的化合物，其存在於環境中的比例是5%還是25%，在科學上有顯著差異，然而目前的模型卻無法區分它們。」

威特指出，科學家們目前用於詮釋韋伯望遠鏡數據的模型，也是曾被用於哈勃望遠鏡數據的模型，總的來說「尚堪使用」。然而，為了更準確地解密系外行星大氣構成等重要數據，科學家需要對模型進行重大更新。

「現在我們有了韋伯望遠鏡更高水平的精確數據」，威特說，「舊有對數據的詮釋過程會阻止我們捕捉到重要的細微之處，例如那些決定行星是否宜居的數據細節。」

為此，研究人員將八個類似韋伯望遠鏡精確度的行星模擬數據輸入現有模型，以了解現有模型對其分析詮釋的準確度。他們發現，理論模型「對行星大氣層的特性進行的預測範圍很大」，並且無法區分大氣溫度為 300 k或600k的兩顆行星。

參與這項研究的研究生尼勞拉（Niraula）說：「如果我們能完美了解光和物質是如何相互作用的，我們就能做很多事情。我們對地球的狀況非常了解，但一旦轉移到不同類型的行星大氣層，情況就會發生變化。面對質量越來越高的大量數據，錯誤詮釋的風險就會很高。」 ◇

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韋伯首張遙遠太空直接圖像揭變革時刻

【2022年09月03日訊】（記者夏雨綜合報導）週四（9月1日），美國宇航局（NASA）發布首張詹姆斯‧韋伯太空望遠鏡拍攝的遙遠太空直接圖像。圖像展示的是一顆系外氣態巨行星，沒有岩石表面，不適合人類居住。

韋伯圖像中的系外行星，稱為HIP 65426 b。NASA表示，韋伯望遠鏡用紅外線觀察，這使它有能力窺視宇宙的遠方和深處，並發現其它望遠鏡無法捕捉到的難以捉摸的天體。此次發布的圖像強調了HIP 65426 b在四個不同的紅外光帶中的樣子。

「這是一個變革性的時刻」

英國埃克塞特大學物理學和天文學副教授薩沙‧欣克利（Sasha Hinkley）說：「這是一個變革性的時刻，不僅對韋伯來說，而且對整個天文學來說也是如此。」欣克利通過大型國際合作領導了這些觀測。韋伯望遠鏡是由NASA與其合作夥伴ESA（歐洲航天局）和CSA（加拿大航天局）合作領導的一項國際任務。

HIP 65426 b大約是木星質量的6到12倍，年齡在1,500萬到2,000萬年之間。相比之下，地球大約有45億年的歷史，所以這是一顆年輕的行星。HIP 65426 b距其主星的距離也是地球距太陽的100倍。

天文學家於2017年使用位於智利的歐洲南方天文台超大望遠鏡上的SPHER儀器發現了這顆行星，並使用短紅外波長的光拍攝了它的圖像。NASA表示，韋伯的視角是在更長的紅外波長下，揭示了地面望遠鏡無法探測到的行星新細節，因為地球大氣有內在紅外光輝。

韋伯首次捕捉到的系外行星已經暗示未來探索更遙遠世界的可能性。

週四（9月1日），美國宇航局（NASA）發布首張詹姆斯‧韋伯太空望遠鏡拍攝的遙遠太空的直接圖像。圖像展示的是一顆系外氣態巨行星，沒有岩石表面，不適合人類居住。[NASA/ESA/CSA, A Carter (UCSC), the ERS 1386 team, and A. Pagan (STScI)]

韋伯為何有能力拍攝系外行星直接圖像

拍攝系外行星的直接圖像具有挑戰性，因為恆星比行星亮得多。HIP 65426 b行星的近紅外光比它的主星暗10,000多倍，中紅外光暗數千倍。但由於HIP 65426 b距其主星的距離足夠遠，韋伯可以輕鬆地將行星與圖像中的恆星分開。

韋伯的近紅外相機（NIRCam）和中紅外儀器（MIRI）都配備了日冕儀，這是一組可以阻擋星光的微型面罩，使韋伯能夠直接拍攝某些此類系外行星的圖像。美國宇航局的南希‧格雷斯羅馬太空望遠鏡計劃（Nancy Grace Roman Space Telescope）在2020年代晚些時候發射，它將展示更先進的日冕儀。

「韋伯日冕儀在抑制主星光線方面的效果確實令人印象深刻。」欣克利說。

在每張濾鏡圖像中，行星都顯示為形狀略有不同的光團。四張行星圖片中的每一張都有一顆小小的白星。這標誌著主星的位置，它已被隱藏在視野之外。

韋伯探索太空寶藏之旅剛剛開始

「獲得這張照片感覺就像在挖掘太空寶藏。」負責圖像分析的加州大學聖克魯茲分校博士後研究員艾林‧卡特（Aarynn Carter）說，「起初我能看到的只是來自恆星的光，但經過仔細的圖像處理，我能夠去除那些光並發現這顆行星。」

雖然這不是第一張從太空拍攝的系外行星直接圖像——哈勃太空望遠鏡之前已經捕獲了直接的系外行星圖像——但HIP 65426 b為韋伯的系外行星探索指明了前進方向。

「我認為最令人興奮的是我們才剛剛開始。」卡特說，「還有更多系外行星的圖像將塑造我們對它們的物理、化學和形成的整體理解。我們甚至還可能發現以前未知的行星。」

韋伯在2021年年底發射，經歷了漫長的部署過程，已經提供了多種多樣的圖像和觀測，從輝煌的星雲到發現系外行星大氣中的二氧化碳。

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韋伯望遠鏡重大發現 系外行星大氣含二氧化碳

【2022年08月26日訊】（記者李言編譯報導）NASA的韋伯太空望遠鏡已經明確捕捉到證據：一個系外行星大氣中存在二氧化碳。研究人員表示，該發現「跨越了系外行星科學中的一個重要門檻」。韋伯在未來十年將對各種行星進行此類測量，以了解它們的起源和演變。

據美國國家航空航天局（NASA）稱，這顆系外行星WASP-39 b是一顆圍繞一顆類似太陽的恆星運行的熱氣巨行星，這顆凌日行星距離地球700光年。這是詹姆斯‧韋伯太空望遠鏡（JWST）對宇宙進行更大範圍探索的一部分。

NASA在一份新聞稿中指出，了解像WASP-39 b這樣的行星大氣構成對於了解它們的起源和它們如何演變至關重要。

亞利桑那州立大學地球和空間探索學院副教授邁克‧萊恩（Mike Line）在新聞稿中說：「二氧化碳分子是行星形成故事的敏感追蹤器。」萊恩是JWST凌日系外行星社區早期發布科學小組成員，該小組進行了這項調研。

該小組利用韋伯望遠鏡的四個科學儀器之一——近紅外光譜儀（NIRSpec），觀察WASP-39 b大氣中的二氧化碳。他們的研究是早期發布科學計劃（Early Release Science Program）的一部分。該計劃旨在儘快向系外行星研究界提供望遠鏡的數據，指導進一步的科學研究和發現。

這一最新發現已在《自然》雜誌上發表。

「通過測量這個二氧化碳特徵，我們可以確定有多少固體物質與多少氣態物質形成了這個氣態巨行星。」萊恩補充說，「在未來的十年裡，JWST將對各種行星進行此類測量，以洞察行星如何形成的詳細情況以及我們自己太陽系的獨特性。」

系外行星研究新時代

韋伯望遠鏡於2021年聖誕節被發射到距離地球150萬公里（近93.2萬英里）的現有軌道。與其它太空望遠鏡相比，韋伯使用波長更長的光來觀察宇宙。因此，它具有比前輩們更敏銳和更深遠的觀察力。

在捕捉到的該行星大氣層的光譜中，研究人員在4.1和4.6微米之間看到了一個「小山丘」。團隊負責人、加州大學聖克魯茲分校天文學和天體物理學教授娜塔莉‧巴塔拉（Natalie Batalha）在新聞稿中說，這是一個「清晰的二氧化碳信號」。

來自韋伯（Webb）近紅外光譜儀（NIRSpec）的一系列光曲線顯示了WASP-39 b行星2022年7月10日凌日時，來自其恆星的三種不同波長（顏色）的光線亮度變化。(NASA, ESA, CSA, L. Hustak/STScI)

在WASP-39 b凌日過程中，其恆星部分星光被行星完全遮蔽（導致整體變暗），一些星光則通過行星的大氣層傳輸。

由於不同的氣體吸收不同的顏色組合，研究人員可以分析整個波長光譜中透射光亮度的微小差異，以確定大氣層的確切成分。鑒於其膨脹的大氣層和頻繁的過境，WASP-39 b是透射光譜學的一個理想目標。

此前，NASA的哈勃（Hubble）和斯皮策（Spitzer）望遠鏡在該行星的大氣層中發現了水蒸氣、鈉和鉀。巴塔拉說：「以前用哈勃和斯皮策對這顆行星的觀測給了我們誘人的暗示——二氧化碳可能存在。」

「來自JWST的數據顯示了一個明確的二氧化碳特徵，它是如此突出，幾乎是在向我們喊話。」她說。

團隊成員扎法爾‧魯斯坦庫洛夫（Zafar Rustamkulov）在一份新聞稿中說：「當數據一出現在我的屏幕上，驚人的二氧化碳特徵便抓住了我。」他是約翰‧霍普金斯大學Morton K. Blaustein地球和行星科學系的研究生。

「這是一個特殊的時刻，跨越了系外行星科學中的一個重要門檻。」他補充說。

WASP-39 b於2011年被發現，其質量與土星差不多，大約是木星的四分之一，而其直徑是木星的1.3倍。這顆極端膨脹的熱氣巨行星溫度高達1,600華氏度（871攝氏度）左右。

由於這顆系外行星的軌道非常接近它的恆星——只有太陽與最靠近它的水星之間距離的八分之一，它在略微超過四個地球日的時間裡便可完成一個循環。