【正見新聞網2013年08月12日】
據美國宇航局網站報導，近日，一個國際天文學家小組利用設在夏威夷的日本昴星團望遠鏡首次拍攝到圍繞明亮恆星GJ504運行的一顆系外行星的圖像。這顆編號為GJ504b的系外行星是一顆巨行星，其質量大約是木星的數倍，大小則與木星相當。它是迄今使用直接成像技術在一顆類太陽恆星周圍發現的質量最小的系外行星。
米歇爾·邁克埃爾文(Michael McElwain)是一位來自美國宇航局戈達德空間飛行中心的科學家，也是做出本次發現的科學組成員之一。他說：“如果我們能前往這顆行星近距離觀察，我們將會發現這顆行星由於內部的熱量仍在自身發出暗色的光芒，就像是一顆櫻桃，一種單調的暗紅色。”他說：“我們的近紅外相機發現其相比其它拍攝的行星藍色調要顯得強得多，這可能暗示其大氣中雲量較少。”
GJ504b圍繞恆星公轉的距離幾乎是木星到太陽距離的9倍，這一現象給解釋其成因的理論提出了一個大難題。根據目前最廣為接受的理論，即所謂核吸積模型，木星這類巨行星形成於圍繞年輕恆星存在的富含氣體和碎屑的吸積盤。在小天體的相互撞擊中出現原始的星子，在不斷的撞擊吸積過程中這個原始星子逐漸壯大，並在引力作用下不斷吸收更多的物質和氣體，最終形成行星。
這一理論在太陽系中得到了較好的應用，可以解釋從水星一直到海王星的形成，後者的軌道距離是地球的30多倍(即30個天文單位，AU)。但是在更遠的距離上，這一理論開始顯現它的局限性。而行星GJ504b到其恆星的投影距離是43.5AU，所謂投影距離是在不確知該行星系統相對我們視線傾角的情況下測量得到的距離值，真實的距離值取決於該系統真實傾角值的大小。項目組成員，美國普林斯頓大學哈勃獎學金博士後馬庫斯·詹森(Markus Janson)表示：“在傳統行星形成理論框架內，這是最難以解釋的情況。”他說：“它的發現說明我們有必要認真審查現有的行星形成理論，或許我們將有必要對其中的一些基本假設進行重新評估。”
該項研究是“昴星團望遠鏡系外行星與吸積盤戰略考察”(SEEDS)計劃的組成部分，該計劃的目的旨在使用設在夏威夷莫納克亞山頂的日本昴星團望遠鏡對數百顆近距離恆星進行直接成像，嘗試拍攝其周圍可能存在的行星體或吸積盤結構。這項為期5年的計劃於2009年開始，由日本國立天文台的天文學家田村元秀博士領導。
儘管直接成像被認為是搜尋圍繞其它恆星運行的行星體和吸積盤結構最直接也最重要的手段之一，但是其難度和挑戰也是可想而知的。日本東京工業大學的天文學家葛原正幸教授是做出此次這一發現的研究組負責人，他說：“此次直接成像給出了這顆系外行星的亮度，溫度，大氣以及軌道方面的大量信息，但是由於這顆行星是如此暗弱，如此靠近恆星，這就像是嘗試在一台探照燈的周圍尋找一隻螢火蟲。”
藉助昴星團望遠鏡安裝的先進自適應光學修正系統，SEEDS項目在近紅外波段開展成像工作。自適應光學系統可以抵消地球大氣擾動產生的偏差。加上另外一些先進設備的協助，所有這些讓研究組得以將系外行星直接成像的邊界進一步向前推進一步。有關本次這項研究工作的論文已經被《天體物理學報》接受，將於近期發表。
研究顯示，這顆編號為GJ504b的系外行星質量約為木星的4倍，有效溫度約為237攝氏度。其圍繞公轉地恆星GJ504為一顆G0型恆星，這表明其溫度比太陽稍高一些，在夜空中其位於室女座，亮度接近肉眼視覺極限。這顆恆星距離地球約57光年，天文學家估算認為這一行星系統的年齡約為1.6億年，這是根據這顆恆星的顏色以及自轉速度推算出來的。
年輕的恆星是進行直接成像最有吸引力的目標，因為其周圍新生的行星還尚未能充分冷卻，這就增加了其在紅外波段的輻射信號強度。邁克埃爾文說：“我們的太陽正值中年，但是GJ504現在才剛過了它壽命的1/30，它還非常年輕。因此對這樣一個恆星系統進行觀測就有點像是觀察我們太陽系極早期的模樣。”