由美国西北大学领衔的天体物理学家团队开发了一种新的计算技术,能以前所未有的精度去除詹姆斯·韦伯空间望远镜(JWST)图像中的恒星眩光,并揭示了一颗隐藏在两年前数据中的巨型系外行星。该研究于11月4日发表在《自然》杂志上。
眩光难题
拍摄太阳系外的行星如同在探照灯旁寻找一只萤火虫:即使是年轻的巨行星,亮度也可能比其环绕的恒星暗10万倍。JWST使用日冕仪遮挡恒星的大部分光线,但仍有部分眩光泄漏,形成可能掩盖行星的图案。20年来,天文学家通过观测另一颗恒星作为参考并减去其图像来绕过这一问题——但没有任何望远镜能保持绝对静止,参考图像与实际观测之间哪怕最微小的差异,也会留下足以掩盖行星的残余眩光。
FLIP“数字孪生”
这项名为FLIP(基于物理学习的系外行星成像)的新技术不再依赖参考照片。它创建了望远镜的“数字孪生”:一个虚拟复制品,模拟星光如何穿过反射镜并到达探测器。利用与训练AI模型类似的计算工具,团队微调了数字孪生中的数百万个参数,以复现望远镜的微小缺陷——纳米量级的微小位移与光学畸变。研究人员强调,他们并未使用AI来识别行星,而是将望远镜物理知识与强大的优化工具相结合。
被揭示的行星
团队在JWST此前的三颗恒星观测数据上测试了FLIP:拥有已知行星的HIP 65426与51 Eridani,以及没有已知行星伴星的TYC 5899。在所有情况下,该方法均优于传统技术,将微弱行星的探测灵敏度提高了2至15倍。凭借更高的灵敏度,FLIP在标准处理无法解读的数据中揭示了巨型系外行星51 Eridani b:该行星大气中的二氧化碳吸收了JWST观测的红外波长的光,使信号更加微弱。此次探测具有统计显著性,超过5个标准差。
未来展望
这一进展有望在不更换望远镜的前提下发现更小、更冷、更暗的行星——只需重新处理已有数据。展望未来,FLIP还可能影响未来望远镜的设计,例如NASA计划中的宜居世界天文台(Habitable Worlds Observatory),其目标是直接拍摄类太阳恒星周围的地球大小行星。天文学家不必仅依靠工程手段让望远镜在皮米尺度上保持稳定,而可以通过软件修正其微小缺陷。 Geekiki此前也报道了哈勃望远镜的最新发现,例如关于矮星系失去氧气的研究。
图片来源:Rodrigo Ferrer-Chavez,西北大学,经由phys.org。对比标准KLIP方法(左)与新FLIP方法(中)处理JWST观测的51 Eridani A恒星图像。
来源:phys.org,2026年11月4日;《自然》——Ferrer-Chavez等《低于望远镜稳定性极限的系外行星成像》,DOI:10.1038/s41586-026-11213-z;《科学美国人》,2026年11月4日。
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