【科學講堂】巧用多種望遠鏡 找出隱藏新行星

●圖為詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（JWST）。網上圖片

●圖為位於智利的甚大望遠鏡（Very Large Telescope）。 網上圖片

●JWST拍攝到的南環星雲，左右兩張圖分別於近紅外線與中紅外線拍攝。 資料圖片

在太陽系外是否還有其他跟地球類似的行星？這一直是人類渴望解答的問題。詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（James Webb Space Telescope，JWST）是一個強力的太空望遠鏡，它擁有比哈勃望遠鏡更強大的性能，可探測到的最低亮度為哈勃望遠鏡探測到的最低亮度的1%。如此強大的望遠鏡，又如何幫助我們尋找外太空中的行星？今天就和各位探討一下。

行星不發光 觀察有難度

直接觀測行星要比觀測恒星困難得多，因為行星不會發光，往往比它們的主恒星黯淡千倍甚至百萬倍，所以主恒星的亮光經常會掩蓋附近的行星，讓直接觀察它們變得困難。

一般來說，行星只有在兩個情況下才會比平常光亮：一是在它們剛剛形成的時候，它們的溫度較高，因此會釋放出較多的輻射，並慢慢冷卻下來；二是當這些行星與其他天體發生撞擊（例如在衛星形成的過程），因而在撞擊中發放出亮光。

幸好天文學家也有相關的儀器去幫助解決這個問題。日冕儀可以幫忙觀察太陽外圍的日冕，當裝在望遠鏡上的時候，日冕儀可以阻隔主恒星的星光，容許我們觀察附近的天體。

JWST上就有兩個儀器裝有日冕儀，是用來量度行星系統中央部分發射出來的近紅外線和中紅外線的強力工具，可以用來觀測行星系統中的行星和星塵。

近日有科研團隊運用這些儀器來觀察位於印第安星座的恒星波斯七（Epsilon Indi ）。波斯七形成於37億到57億年前，和太陽的年齡相若，因此很值得作為我們的參考。科研團隊之所以挑選出波斯七，是因為之前測量過波斯七的活動，其結果已間接反映出附近有如木星般大小的行星在影響波斯七的軌跡，也容許我們推算出這顆行星的質量。

不過，這個間接觀測所推算出來的行星位置偏差較大，與後來科研團隊找到的行星位置並不相符。正好有另一個地面望遠鏡記錄了波斯七一帶的中紅外線輻射，為了進一步確認那裏是否真的有一顆行星，科研團隊重新分析了地面望遠鏡的數據，終於推算出它的所在。這個例子，再一次印證了綜合多種技術推動科研的重要性。

這顆新行星——波斯七b，亦為科學家們帶來新的謎題。一般來說年輕的行星應該在近紅外線的範圍較為光亮，但在這個範圍內，地面望遠鏡的數據中卻找不到波斯七b的影蹤。這代表波斯七b的成分可能與別不同，可能是它含有大量金屬，或是碳和氧的比例出奇地高。這有待進一步分析波斯七b的大氣層成分來決定。

小結

今次分享的科研發展，只是外太空行星探索的冰山一角。現時探測到的，還主要是類似木星的大型氣體行星，不過天文學家們已在慢慢把相同的技術用於尋找跟地球大小相若的行星。這些研究幫助確立相關的觀測和分析技術，所以對外太空行星探索的未來十分重要。不過要觀測地球大小的外太空行星，自然更加困難，需要我們繼續努力！

●杜子航 教育工作者

簡介：早年學習理工科目，一直致力推動科學教育與科普工作，近年開始關注電腦發展對社會的影響。