科学家首次证实系外行星与宿主恒星化学成分一致，行星形成理论获关键证据

IT之家 4 月 13 日消息，科学家证实，一颗系外行星的化学成分与其宿主恒星高度一致，这验证了关于行星形成与演化的一个核心假设。天文学家发现，巨型系外行星 WASP-189b 的化学成分与其母星高度吻合，首次直接证实了天体生物学领域的一项关键理论。这一突破性发现，源于人类首次在行星大气中同时探测到气态镁和硅。研究人员借助双子座南望远镜完成了此次观测，该望远镜隶属于国际双子座天文台，由美国国家科学基金会提供部分资金，并由基金会下属的国家光学红外天文研究实验室负责运营。据IT之家了解，WASP-189b 位于天秤座，距离地球近 320 光年（约 1.9 千万亿英里），被归类为超热木星。这类行星温度极高，足以让镁、硅、铁等构成岩石的元素汽化，这也使其成为光谱分析的理想观测对象 —— 光谱分析可将光线分解为不同波长，从而识别天体的化学特征。该研究由亚利桑那州立大学研究生豪尔赫 · 安东尼奥 · 桑切斯领衔，联合一支国际天文学家团队共同完成。他们利用安装在智利双子座南望远镜上的高分辨率沉浸光栅红外光谱仪，对 WASP-189b 进行观测，这台设备让他们得以同时测量行星大气中的镁和硅含量。结果显示，这颗行星的镁硅比例与其宿主恒星完全一致。这是首个直接证据，支撑了长期以来关于行星形成的理论假设，也为研究系外行星的起源与演化开辟了新路径。双子座望远镜与突破性观测美国国家科学基金会国家光学红外天文研究实验室项目主任克里斯 · 戴维斯表示：“这些发现彰显了双子座望远镜的科研价值，帮助我们解析太阳系周边形形色色的系外行星特征。唯有依托双子座望远镜的尖端设备，此类发现才成为可能。”科学家认为，像 WASP-189b 这样的热巨行星，其外层大气的形成受诞生时所处的原行星盘影响。这些原行星盘由气体和尘埃构成，研究人员长期假设其化学成分与宿主恒星一致，因为二者均源自同一片星际物质云。在此之前，恒星与行星之间的这种化学成分关联，仅在太阳系内的研究中被间接推断，从未在系外行星上得到直接观测证实。恒星与行星化学成分关联的首个实证桑切斯表示：“WASP-189b 为我们理解类地行星形成提供了亟需的观测依据。它通过可测量的数据，证实了恒星化学成分与用于形成行星的岩石物质比例相匹配的推测。”这一关联不仅对解析行星形成机制意义重大，也关乎天体生物学研究 —— 该学科旨在探索支持生命存在的宇宙环境。通过分析恒星的化学成分，科学家可以估算其行星中造岩元素的丰度，而这些元素会直接影响行星的关键特征，比如磁场、板块构造，以及向大气、海洋和土壤释放生命必需化学物质的过程。对宜居性研究及未来探索的意义该研究合著者、亚利桑那州立大学副教授迈克尔 · 莱恩称：“我们的研究证明，地基高分辨率光谱仪能够精准测定镁、硅等关键元素，而这两种元素正是岩石行星形成的基础物质。这项技术的进步，为系外行星大气研究打开了全新维度。”未来通过多波段、高分辨率的持续观测，将进一步深化人类对 WASP-189b 等系外行星大气的认知。相关研究将揭示遥远天体上存在的完整化学物质谱系，更深入地阐释行星的形成、演化过程，以及其潜在的生命承载条件。