是的，这是太阳系外行星的图象
译自欧洲南方天文台，ESO Press Release 12/05，2005年4月30日
在当代天文学家最重要的探索工作中，肯定包括直接拍摄太阳系外行星的照片，并且这是最显要的计划之一。获得所谓太阳系外行星的照片将使科学家们能够仔细研究这个天体的性质，特别是分析它的大气组分。天文学家最终的目标当然是对地球大小的行星进行这样的分析，以图探测到揭示地外生命存在的信号。
实现这个终极目标至少要在10年之后，这是因为对于当今的技术来说，在年龄与太阳相同的恒星周围，地球甚至木星大小的行星太暗了，不能被探测到。
然而，通过拍摄年轻天体周围的巨行星，我们仍能取得巨大的进步。由于有着几千万年历史的巨行星与较老者相比要更热、更亮，探测他们要更容易些。此外，由于对于地球和我们自己的太阳系来说头几千万年被认为是关键时期，对邻近年轻行星系的研究将为天文学家提供有关我们自己起源的无价认识，而要从对年老成熟行星系的研究得出这些，即使不是不可能，也会更为困难。
褐矮星2M1207及其行星级伴星。（图片提供：VLT/NACO）
因此，目前有好几项正在进行的巡天计划特别针对于寻找和直接拍摄非常年轻的天体附近的亚恒星伴星，即褐矮星和太阳系外行星。去年，一个由不同国家的天文学家组成的小组[2]报告说拍摄到了2M1207的巨行星伴星（见ESO PR 23/04）。 在NACO/VLT2004年4月拍摄的照片中，他们在很接近这颗褐矮星（它是年龄在800万岁的长蛇座TW星协的一员）的区域探测到了一个暗淡发红的光点。这一暗淡的伴星现在被称作2M1207b，比褐矮星2M1207A暗上100倍。伴星的光谱中有很强的水分子谱线。根据红外色彩和光谱数据，演化模型计算得出了这样的结论：2M1207b是个有着5倍木星质量的行星[3]。它的质量还可以通过另一种集中分析其引力场强度的方法来获得；这一方法说明，其质量恰好小大于5倍木星质量。
2004年4月，光谱和广度分析强烈显示，在这颗星附近有个行星质量的天体。而另一种解释，也就是所发现的暗弱天体是与年轻褐矮星无关的背景源（如银河系外天体或一颗有着不寻常红外色彩的奇特冷星），看起来非常不可能。2004年8月（也就是仅仅4个月之后）使用哈勃空间望远镜进行的观测进一步确认了VLT/NACO的观测结果，虽然这些数据的得出距离NACO提供了明确结果早了些。为了排除一切有关2M1207A和2M1207b两个天体究竟是不是真的在天球上一起运行并由引力相互束缚的疑问，其他晚一些的观测也是需要的。
2M1207A及其伴星的位置。（图片提供：VLT/NACO）
现在，这些额外的观测刚刚由同一个来自欧洲和美洲的天文学家组成的小组完成。他们再次使用了欧洲南方天文台甚大望远镜第4架8.2米镜Yepun的NACO[4]。小组在2005年2月和3月拍摄了新的照片，并测量了这颗年轻的褐矮星在天球上的视运动。在这3个不同的时间段（2004年4月、2005年2月和3月）中，他们还精确地确定了巨行星伴星相对于褐矮星的位置。
这些观测以很高的精度表明，在这两个天体之间没有相对位置的变化。如果2M1207b由引力束缚在主星2M1207A附近，这正是在一年的时间里人们所期待的[5]。在更长的时间范围内，我们应该能看到这两个天体在彼此绕转。
对于欧洲南方天文台的Gael Chauvin（他也是这个小组的组长，领导着这项研究）来说，“NACO这些新的测量明确证实了2M1207b是年轻的褐矮星2M1207A的行星级伴星。因而去年公布的照片确实就是有史以来拍到的首张太阳系外行星的照片。”
艺术家笔下的2M1207系统
Benjamin Zuckerman是加州大学洛杉矶分校的物理学教授、NASA太空生物学研究所的成员，也是本小组的一员，他说：“这两个天体，也就是巨行星和年轻的褐矮星在一起运动；我们已经对它们观测了一年，而新的照片从根本上确认了我们在2004年的发现。我有99%以上的信心。这也将是首次在我们太阳系以外发现一颗距离恒星或褐矮星甚远的行星——距离大约是海王星到太阳的2倍。”
Gael Chauvin说：“由于2M1207系统极其不寻常的性质，这颗巨行星很可能不是象我们太阳系中的行星那样形成的。它必定是以我们太阳的形成方式一致，是由一步的气体尘埃云引力坍缩而成的。”
绘架AB及其伴星（图片提供：VLT/NACO）
在同一巡天过程中，天文学家们还发现了距离地球150光年的古老杜鹃—时钟星协中年轻的绘架AB（年龄在3000万岁）的一颗有趣伴星。这颗伴星在2003年3月首度被拍到，它的红外亮度和光谱表明，它是个小而冷的天体。
使用与研究2M1207b同样的方法，天文学家用一年半的时间观测了不同时间段的绘架AB，证实了伴星不是背景天体。演化模型计算指出，这个天体的质量13至14倍于木星，表面温度约1700开尔文。由于当前认为，大质量行星和小质量褐矮星之间的分界线是13.6倍木星质量[6]，新发现的伴星正好处在这两类亚恒星天体的分界线上。因此在未来它可能会扮演独一无二的“罗塞塔石碑”的角色。引人注目的是，这颗伴星与它的主星距离非常远——与绘架AB的距离约是海王星与太阳距离的9倍。以前从来没有在行星系中观测过这样的情况。
最近，一个德国的天文学家小组根据VLT/NACO的数据，提出了有关豺狼座GQ（年龄在100万年）亚恒星伴星的证据（见ESO PR 09/05）。但这颗亚恒星伴星的精确特性仍旧是未知的，这是因为系统的年龄过于年轻，与理论模型的比较非常复杂。因而只能可靠地估计出，豺狼座GQ的伴星质量在1到42倍木星质量之间，因此它可能是太阳系外行星，也可能是褐矮星。
2M1207b、绘架AB b和豺狼座GQ b/B的发现都是在短时间内完成的，它们带来这样的证据：新型巡天工作如经过了仔细的设计过，使用最先进的设施上装备的精密仪器，可以提供给天文学家关于行星级伴星的图象。
现在，我们可能已拍摄了太阳系外行星的首张照片，而且基本没有什么疑问的是，在不久后将有更多类似的结果。对质量和轨道特征不同、数目持续增长的太阳系外行星的仔细研究将为我们提供对理论诞生模型的深入了解，并给予人们了解更多有关太阳系诞生（进而我们自身的诞生）的唯一机会。
小组的另一名成员，来自法国Grenoble天文台的Anne-Marie Lagrange这样展望将来：“我们的发现是通向当代天体物理学最重要的一个目标——描述巨行星的物理结构和化学组成，并最终描述类地行星——的第一步。”
更多信息
在第一页阅读有关的消息。ESO Press Release中有关2M1207的结果已被Astronomy and Astrophysics采纳出版，写在一封致编者信中（G. Chauvin等人的Confirmation of a Giant Planet Companion to the brown dwarf 2MASSWJ1207334-393254）。关于绘架AB的工作同样已在Astronomy and Astrophysics发表（G. Chauvin等人的A light substellar companion to the star HIP 30034）。相关论文已在出版前上网，分别是astro-ph/0504658和astro-ph/0504659
注释：
[1] 这是ESO/UCLA/CNRS协调发出的消息。
[2] 小组由欧洲南方天文台—智利的Gael Chauvin和Christophe Dumas、法国Grenoble天文台的Anne-Marie Lagrange和Jean-Luc Beuzit、美国加州大学洛杉矶分校的Benjamin Zuckerman和Inseok Song、法国Tarbes LAOMP的David Mouillet，以及美国帕萨迪那IPAC的Patrick Lowrance组成。
[3] 2M1207A及其伴星属于长蛇座TW星协，因此它们最可能的年龄是800万年。演化模型的预言对如此年轻的天体仍不很准确，需要调整，这就可能会更改行星名义上的质量。不过哪怕是有关预计波动难以置信的大错误带来了10倍的差异，2M1207b的质量仍处在行星的范围之内。
[4] NACO是个自适应光学装置，它可以补偿大气带来的影响。
[5] 由于我们得到2M1207B的轨道周期是2500年左右，该伴星绕2M1207A的轨道变化在仅仅1年的时间内是不能用NACO探测出来的。如果用NACO做到这一点，需要几十年的时间。更何况由于VLT/NACO的精确测量和年轻星协的松散分布，两个天体彼此如此靠近并一起在天空中运行只能说明它们通过引力彼此束缚。
[6] 国际天文学联合会最近采纳了关于巨行星和褐矮星分界的定义。后者是最小质量为13.6倍木星质量的天体。根据这个标准，2M1207B可以被认为是一颗巨行星绕着一颗年轻的褐矮星运行。
