摘要：YSES-1 系统的艺术效果图，该系统由中心的 ~16 Myr 太阳状恒星、YSES-1 b 及其尘埃飞扬的行星盘（右）和 YSES-1 c 及其大气中含有硅酸盐云（左）组成。图片来源：Ellis Bogat

YSES-1 系统的艺术效果图，该系统由中心的 ~16 Myr 太阳状恒星、YSES-1 b 及其尘埃飞扬的行星盘（右）和 YSES-1 c 及其大气中含有硅酸盐云（左）组成。图片来源：Ellis Bogat

科学家们使用詹姆斯韦伯太空望远镜直接对 YSES-1 系统中的两颗巨大、年轻的系外行星进行了成像，揭示了硅酸盐云、一个形成月球的盘以及一些有史以来最详细的系外行星大气层。

这些发现挑战了当前的行星形成理论，让我们难得地了解了像木星这样的气态巨行星是如何形成的。YSES-1 系统具有出乎意料的长寿命盘和奇异的云成分等功能，现在是理解行星演化和我们自己的太阳系早期的关键学科。

天文学家刚刚捕捉到了有史以来最详细的两颗年轻的巨行星围绕遥远恒星运行的视图之一，这要归功于强大的詹姆斯韦伯太空望远镜。这些系外行星位于一个名为 YSES-1 的系统中，为行星如何形成和演化提供了令人兴奋的新线索。

其中一颗行星的大气层中有由硅酸盐颗粒组成的云，基本上是沙子。另一个被一个可能正在形成卫星的尘埃盘所包围，很像木星的造月环。这些发现为了解仍处于起步阶段的行星系统提供了难得的视角。

这个恒星系统 YSES-1 特别迷人，因为它为我们提供了一个了解行星形成早期阶段的窗口。该系统中的一颗气态巨行星与木星相似，为比较我们自己的太阳系是如何形成的提供了宝贵的机会。

“直接成像的系外行星——我们自己的太阳系之外的行星——是我们唯一可以真正拍摄到的系外行星，”都柏林圣三一学院物理学院的博士后研究员 Evert Nasedkin 博士说，他是刚刚发表在国际领先期刊《自然》上的研究文章的合著者。这些系外行星通常仍然足够年轻，以至于它们在形成时仍然很热，而我们作为天文学家观察到的正是这种在热红外中看到的温暖。

为了研究这些外行星，研究人员使用了詹姆斯韦伯太空望远镜上的光谱仪器。Kielan Hoch 博士与包括都柏林圣三一学院的研究人员在内的全球科学家团队一起分析了来自行星的光，以揭示其大气层的构成。

这两颗系外行星的质量都是木星的几倍，并且围绕着远离地球的类太阳恒星运行。通过将他们的光扩散到光谱中，科学家可以检测到不同分子和云粒子留下的独特“指纹”。这些模式有助于识别行星的组成以及它们如何随时间变化。

Nasedkin 博士说：“当我们观察更小、更远的伴星，称为 YSES 1-c 时，我们发现了硅酸盐云在中红外的明显特征。它基本上由沙状颗粒组成，这是迄今为止在系外行星中观察到的最强的硅酸盐吸收特征。

“我们认为这与行星相对年轻有关：较年轻的行星半径略大，这种扩展的大气层可能会让云吸收更多行星发出的光。使用详细的建模，我们能够识别这些云的化学成分，以及有关云颗粒的形状和大小的细节。

内行星 YSES-1b 提供了其他惊喜：虽然整个行星系统都很年轻，只有 1670 万年的历史，但它太古老了，无法在宿主恒星周围找到形成行星的盘的迹象。但在 YSES-1b 周围，研究小组观察到了一个围绕行星本身的盘，被认为将物质输送到行星上，并作为卫星的诞生地——类似于在木星周围看到的盘。迄今为止，只发现了另外三个这样的盘，它们都围绕着比 YSES-1b 年轻得多的天体，这引发了关于这个盘怎么会如此长寿的新问题。

Nasedkin 博士补充说：“总的来说，这项工作突出了 JWST 在描述系外行星大气层方面的不可思议的能力。由于可以直接成像的系外行星屈指可数，YSES-1 系统为这些遥远巨行星的大气物理学和形成过程提供了独特的见解。

从广义上讲，了解这个超级太阳系是如何形成的，可以进一步了解我们自己的太阳系的起源，让我们有机会实时观察类似于木星的行星的形成。了解形成行星需要多长时间，以及形成结束时的化学组成，对于了解我们自己的太阳系的组成部分是什么样子很重要。科学家可以将这些年轻的系统与我们自己的系统进行比较，这提供了我们自己的行星如何随着时间的推移而变化的线索。

太空望远镜科学研究所的 Giacconi 研究员 Kielan Hoch 博士说：“这个计划是在 JWST 发射之前提出的。这是独一无二的，因为我们假设未来望远镜上的 NIRSpec 仪器应该能够在一次曝光中观察其视野中的两颗行星，基本上，以 1 的价格为我们提供了两颗行星。我们的模拟最终在发射后是正确的，提供了迄今为止最详细的多行星系统数据集。

“YSES-1 系统行星之间的距离也太远，无法通过当前的形成理论来解释，因此 YSES-1 c 周围不同硅酸盐云和 YSES-1 b 周围小热尘埃物质的额外发现为确定行星如何形成和演化带来了更多的谜团和复杂性。”

“这项研究也是由一组早期职业研究人员领导的，例如博士后和研究生，他们构成了论文的前五位作者。如果没有他们的创造力和辛勤工作，这项工作是不可能的，这就是帮助取得这些令人难以置信的多学科发现的原因。

参考资料：K. K. W. Hoch， M. Rowland， S. Petrus， E. Nasedkin， C. Ingebretsen， J. Kammerer， M. Perrin， V. D'Orazi， W. O. Balmer， T. Barman， M. Bonnefoy， G. Chauvin， C. Chen， R. J. De Rosa， J. Girard， E. Gonzales， M. Kenworthy， Q. M. Konopacky， B. Macintosh， S. E. Moran， C. V. Morley， P. Palma-Bifani， L. Pueyo， B. 任， E. Rickman， J.-B.Ruffio， C. A. Theissen， K. Ward-Duong 和 Y. Zhang，2025 年 6 月 10 日，自然。
DOI： 10.1038/s41586-025-09174-w

来源：人工智能学家