第70章 M1207b (2/7)

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最后，拍摄一系列红外图像（波长1.2-2.2微米，对应行星的热辐射），对比不同时间的图像，寻找移动的天体。

经过数周的观测，团队终于在图像中发现了一个“亮点”：它的位置相对于2m1207a有微小的偏移，符合行星绕恒星公转的轨道特征。进一步的分析显示：

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这个亮点的亮度是2m1207a的1\/1000；

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轨道半径约为80天文单位（au，1au=地球到太阳的距离，约1.5亿公里），相当于太阳系中海王星轨道的2倍；

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质量约为5-10倍木星质量（通过轨道运动的质量下限计算）；

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表面温度约1250k（比木星高10倍，因为形成时的引力收缩仍在释放能量）。

2004年11月，团队在《自然》杂志发表了这一发现，标题是《direct

imaging

of

a

sub-stellar

panion

to

a

brown

dwarf》（褐矮星周围次恒星伴星的直接成像）。这篇论文的结论震撼了整个天文学界：人类第一次直接看到了系外行星。

三、2m1207b：“行星”还是“褐矮星”？一场身份之争

2m1207b的发现引发了激烈的争论：它到底是“行星”，还是“褐矮星”？

根据国际天文学联合会（iau）的定义，行星需要满足三个条件：

1.

围绕恒星（或褐矮星）公转；

2.

质量足够大，能通过引力坍缩成近似球形；

3.

清空了轨道附近的区域（即没有其他天体与它竞争质量）。

而褐矮星的定义是：质量在13-80倍木星之间，能进行氘核聚变，但无法进行氢核聚变。

1.

质量的边界：5-10倍木星质量，刚好在行星一侧

2m1207b的质量是5-10倍木星，远低于褐矮星的下限（13倍木星）。更重要的是，它的形成方式——团队通过模拟发现，它不可能通过“直接坍缩”（褐矮星的典型形成方式，即分子云核心直接收缩成天体）形成，而是来自原行星盘的吸积：2m1207a周围的原行星盘里，气体和尘埃逐渐聚集，形成了这颗行星。

直接坍缩形成的褐矮星，通常质量更大（＞13倍木星），且轨道更靠近宿主（因为分子云核心的收缩会让天体快速向中心坠落）。而2m1207b的轨道半径达80au，且质量在行星范围内，因此属于“行星”。

2.

温度的秘密：它还在“冷却”中

2m1207b的表面温度约1250k，远高于木星（-145c，即130k）。这不是因为它离宿主更近（它的轨道半径是木星的50倍以上），而是因为形成时的引力收缩——当天体从原行星盘聚集而成时，引力会将势能转化为热能，使天体升温。木星的核心温度仍有k，就是因为形成时的收缩。

随着时间推移，2m1207b会逐渐冷却：100万年后，它的温度会降到1000k以下，大气中的甲烷会增多；10亿年后，它会变成一颗“冷行星”，表面温度接近液氮的温度（77k）。

3.

大气层的证据：它有“行星的皮肤”

2005年，哈勃空间望远镜的nics仪器对2m1207b进行了红外光谱观测，发现了甲烷（ch?）的吸收线——这是行星大气的典型特征。褐矮星的大气中也有甲烷，但2m1207b的甲烷吸收线更“宽”，说明它的大气层更厚、更活跃，类似于木星的大气。

2020年，詹姆斯·韦布空间望远镜（jwst）的miri仪器进一步观测了2m1207b的大气，发现了水蒸汽（h?o）和二氧化碳（co?）的信号。这些分子的丰度与太阳系的气态巨行星（木星、土星）相似，证明它确实是一颗“拥有大气层的行星”。

四、2m1207b的科学意义：开启“系外行星可视化”时代

2m1207b的发现，不仅仅是“找到了一颗行星”，更在于它验证了直接成像技术的可行性，并为后续研究打开了大门。

1.