在浩瀚的宇宙中，有一个年轻的行星系统——HR 8799，它的年龄仅为3000万年，相比之下，我们的太阳系已经历了46亿年的漫长岁月。近日，詹姆斯·韦伯太空望远镜对这个年轻的行星系统进行了深入观测，揭示了系外行星大气中前所未见的复杂性。
韦伯望远镜以其卓越的红外探测能力，首次捕捉到了位于130光年外的HR 8799行星系统中，行星大气中的二氧化碳“直接图像”。这一发现不仅令人惊叹，更为行星形成的研究提供了宝贵证据。
HR 8799是一个多行星系统，长期以来一直是行星科学家们研究的热点。此次韦伯望远镜的观测结果，进一步支持了HR 8799中的巨行星是通过核心吸积方式形成的理论。核心吸积是一种行星形成机制，其中行星首先通过积累固体物质形成核心，然后吸引周围的气体，最终成长为巨行星。
约翰霍普金斯大学的天体物理学家威廉·巴尔默领导了这次观测工作。他表示：“通过发现这些强烈的二氧化碳特征，我们证实了在这些行星的大气中存在大量的重元素，如碳、氧和铁。鉴于我们对它们围绕的恒星的了解，这可能表明它们是通过核心吸积形成的。这对于我们可以直接观测到的行星来说，是一个令人兴奋的结论。”
直接对系外行星进行成像是一项极具挑战性的任务，因为与宿主恒星相比，行星的光芒显得非常暗淡。然而，韦伯望远镜凭借其捕捉特定红外波长的能力，成功地识别出了关键分子，如二氧化碳。这种能力不仅使行星天文学家能够区分巨行星和褐矮星，还为研究行星大气提供了宝贵的数据。
韦伯望远镜的日冕仪在这次观测中发挥了关键作用。这些装置能够阻挡恒星发出的刺眼光芒，使得科学家们能够观测到绕轨道运行的行星发出的微弱光芒。这就像创造了一个迷你日食，揭示了隐藏的世界。通过这项技术，科学家们成功捕获并分析了3-5微米范围内的红外光，揭示了特定气体的存在以及这些系外行星的详细大气信息。
韦伯望远镜还首次直接观测到了HR 8799行星系统中最内侧的行星。在4.6微米波长下观测到了HR 8799 e，在4.1微米波长下观测到了51 Eridani b。这些观测结果再次证明了韦伯望远镜在捕捉微弱行星信号方面的非凡灵敏度。
这次观测还发现，HR 8799行星的重元素含量比之前认为的要多。这一发现进一步支持了这些行星像太阳系中的气态巨行星一样形成的观点。科学家们计划利用韦伯望远镜的日冕仪继续研究更多的巨型系外行星及其组成，以更深入地了解行星的形成和演化。
巴尔默强调：“这些巨大的行星具有相当大的意义。了解它们的形成对于理解未来类地行星的形成、生存和可居住性至关重要。因此，我们将继续利用韦伯望远镜的卓越能力，探索宇宙的奥秘。”
