韦伯望远镜首秀惊人发现:深空“粉色行星”GJ 504 b 表面竟覆盖罕见盐云
NASA 旗下的詹姆斯·韦伯空间望远镜(JWST)最近搞了个大新闻,在一颗被网友昵称为“粉色行星”的系外天体周围,竟然拍到了由盐巴组成的奇特云层。这不仅给这颗宇宙中最冷类行星天体的大气结构砸出了直接证据,还顺手破了困扰天文学界十多年的世纪悬案。这项由美国西北大学领头硬核输出的研究成果,已经在 6 月 18 日正式刊登在权威学术期刊《天文学期刊》上。
这颗自带少女心的“粉色行星”在天文界的正式编号叫 GJ 504 b,早在 2013 年就被人类盯上了,它绕着一颗和太阳差不多大的恒星公转,距离我们大约 57 光年。虽然大家都叫它“行星”,但科学家们到现在都没想好怎么给它上户口:它的质量足足有木星的 25 倍大,刚好卡在巨行星和褐矮星的尴尬分界线上,所以研究团队在写报告时更倾向于严谨地称它为“行星质量伴星”,也就是宇宙里的一颗类行星天体。
GJ 504 b 之所以当了十几年的“谜之隐士”,全怪它太冷、太暗。像人类之前能直接拍到的那些系外行星,个个都是身怀 538 到 1093 摄氏度高温的“显眼包”,而 GJ 504 b 的体温只有区区 290 摄氏度左右,也就跟家里烤箱烤面包的温度差不多。研究团队盘了一下,这么“高冷”其实是因为它太老了:巨型行星刚出生时都火辣得很,但在数十亿年的岁月摧残下会慢慢凉透,GJ 504 b 的真实年龄估计已经有 25 亿到 40 亿岁了。
主持这项研究的西北大学天体物理学中心(CIERA)博士后研究员 Aneesh Baburaj 直言,“这颗粉色行星是人类用地面望远镜抓到的温度最低的伴星”。过去十几年里,全球多支顶尖科研团队扛着地球上最大的地基望远镜想去抄它的底、测一下大气光谱,结果都因为这家伙太暗而集体翻车。好在现在有了詹姆斯·韦伯这个太空大杀器,凭借逆天的红外高灵敏度,只用了大概两个小时,就轻松剥离出了这颗暗弱伴星的大气光谱,成了人类开荒这种“冷暗世界”的绝对神器。
在这次神级观测中,研究人员用韦伯望远镜对准母恒星和伴星进行了高对比度成像,再用硬核的算法过滤掉母恒星那亮瞎眼的眩光,才终于把这颗粉色伴星微弱的光谱信号给捞了出来。只要把这束光拆解成不同的波长,科学家就能像看化学“指纹”一样,一眼看穿它大气里到底藏了什么分子。Baburaj 透露,光谱刚一出来,团队所有人都懵了,因为这颗粉色行星的大气特征和人类之前测过的任何一个天体都对不上号。
光谱卸妆后的结果显示,GJ 504 b 的大气里不仅有水汽、甲烷、二氧化碳、氨,还有一堆乱七八糟的分子。可搞笑的是,当研究团队把数据套进现有的宇宙大气模型里去跑时,发现只有把参数设到反物理常识的极端状态才能勉强合上。直到科学家一拍大腿,尝试在模拟环境里加点“云”,并把各种云挨个测试了一遍,结果发现只有换上“盐云”模型时,电脑跑出来的曲线才跟韦伯拍到的实测光谱完美闭合。
研究报告指出,这些高空盐云就像一层厚厚的大幕,把行星更深层的大气死死挡住,导致韦伯望远镜抓到的光谱信号基本都来自云层表面或上方,从而彻底改变了分子的吸收和散射画风。Baburaj 兴奋地表示,“一旦我们在模拟里加上云,理论和现实就终于接轨了;我们试了三种云,盐云方案就是那个标准答案。”在把盐云的遮挡效应算进去之后,深层大气分子的特征被合理削弱,光谱模型总算是不违背物理定律了。
这波操作被天文界公认为人类首次在寒冷的类行星天体大气中摸到盐云的直击铁证,直接给十多年前科学家的神预言点了赞。同时,观测还意外发现 GJ 504 b 体内的重元素(除了氢和氦以外的“金属”元素)多得不合常理,这暗示它的身世可能跟普通巨行星不一样。不过由于目前线索有限,这小家伙到底是行星盘里慢慢盘出来的“巨型行星”,还是引力直接塌缩出来的“微型恒星”或褐矮星,起源问题至今还是个未解之谜。
科学家们强调,韦伯望远镜这次秀出的高对比度成像和多波段联合观测手法,等于给人类探索更多类似冷暗天体打开了新世界的大门。拿咱们太阳系的木星来说,它上层大气的氨冰云厚得一塌糊涂,但人类现有的设备根本没法像看 GJ 504 b 那样看清它的细节。如今盐云的成功解密,标志着天文学家正在疯狂扩大对冷世界的精细化研究版图,也为以后掀开太阳系内外各种大气云层的神秘面纱提供了神级参考。
Baburaj 最后总结道,这是人类第一次实锤盐云在解释冷行星光谱时起到了“决定性作用”,这给以后科学家们画大气模型作业时提了个醒。他打趣说:“这绝对是一记响亮的警钟,以后在做模拟时,必须把云层这个因素更加系统地算进去。”随着韦伯望远镜继续在太空中疯狂输出,预计未来会有更多像 GJ 504 b 这样的冷暗系外伴星被扒个精光,带人类全面看清宇宙中千奇百怪的行星和次恒星世界。





