【2025年06月17日訊】（記者吳瑞昌綜合報導）近期，天文學家用美國太空總署的太空望遠鏡，在太陽系附近發現一個年輕的恆星系，該發現可能有助於了解行星形成與演化過程。它包含兩顆巨型氣態行星，其中一顆的行星大氣充滿「沙雲」，另一顆擁有能生成衛星的行星環。
天文學家自1990年代起，已檢測超過5,900多個系外行星，但大多數難以用太空望遠鏡直接成像。另外，天文學家認為，研究年輕恆星系有助於了解行星形成與太陽系起源，因此科學家積極尋找年輕的恆星系。
這次，擁有400多年歷史的愛爾蘭都柏林聖三一學院（Trinity College Dublin）、美國太空望遠鏡科學研究所（STScI）與歐洲南方天文台（ESO）等多個大學和天文研究機構，利用美國太空總署（NASA）的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（JWST）光譜儀，發現到一個距離地球約300光年的年輕恆星系「YSES-1」擁有幾個特別之處。
這項新發現被寫成論文，於6月10日發表在《自然》（Nature）期刊。
「YSES-1」恆星系是由一顆類太陽質量恆星，以及2顆比木星質量大上數倍的氣體行星組成。科學家估計該恆星系的年齡只有1,670萬年，因此認為它是一個理解太陽系的行星形成和大氣演化的觀察對象與機會。
該研究團隊觀察到，「YSES-1」恆星系與其它恆星系不同，裡面的「YSES-1b」和「YSES-1c」行星正在遠距離圍繞著主恆星運行。
其中「YSES-b」行星與「YSES-1」恆星的距離，是太陽與地球距離的160倍左右，而「YSES-c」行星與「YSES-1」恆星的距離是320倍左右。這一距離使JWST能清晰捕捉其光譜，為研究行星大氣與環境提供高解析度的寶貴資料。
他們分析「YSES-1b」與「YSES-1c」的行星光譜時，發現兩者皆為氣態巨大行星，而測量這些系外行星光譜，主要目的是了解它們的大氣層，因為不同的分子和雲粒子吸收不同波長的光，並在光譜上留下特徵性的痕跡。
他們檢測到「YSES-1c」質量約為木星的6倍，其行星大氣除了甲烷、水、一氧化碳、二氧化碳等之外，還充滿矽酸鹽雲層（沙子雲）。這些矽酸鹽是由鐵輝石（FeSiO₃）或鎂橄欖石（Mg₂SiO₄、MgSiO₃）組成。研究人員推測，這些「沙雲」可能正在經歷類似地球水循環，不僅能在空中昇華與凝結，甚至還能降落成「沙雨」。
他們還檢測到「YSES-1b」質量約為木星的14倍，其行星大氣中發現水、一氧化碳特徵，但大氣溫度過高，無法形成矽酸鹽雲。此外，「YSES-1b」擁有類似木星的行星環，環中含有豐富的矽酸鹽。科學家推測「YSES-1b」的環內顆粒，可能正逐漸形成衛星，而這些顆粒可能來自先前行星的殘骸。
研究人員表示，這些發現有助於理解行星形成與太陽系演化，並提供機會觀察到「YSES-1b」行星是如何生成衛星。
目前，研究人員正在將這些年輕的系統與我們的太陽系進行比較，以了解太陽系的行星是如何隨時間生成與變化。他們表示，目前僅有三個類似行星環被確認，且它們均比「YSES-1b」年輕的多。因此科學家提出疑問，「這個行星環，是如何維持這麼長的壽命？」
他們認為，這項發現給整個研究團隊帶來驚喜，也顯示了太陽系附近周圍的星系存在著多向性，但也為行星形成與演化方式，帶來了更多的謎團和複雜性。
該篇論文共同作者、都柏林聖三一學院物理學院博士後研究員埃弗特·納塞德金（Evert Nasedkin）博士對該校新聞室表示，「YSES-1是我們在太陽系之外，目前唯一能夠直接成像的系外行星系統。這些年輕行星形成時溫度較高，我們透過熱紅外線觀測其特徵。」
納塞德金博士接著說：「當我們觀察體積較小、距離較遠的伴星YSES-1c時，發現它的中紅外光譜顯示明顯的矽酸鹽雲特徵，且本質上是由沙狀顆粒構成。此外，這也是迄今為止觀測到的最強系外行星矽酸鹽吸收訊號。」
他解釋道，「我們認為這與行星相對年輕有關，通常較年輕的行星半徑略大。由於年輕行星的大氣較為膨脹，可能有助於雲層吸收更多光。我們透過詳細的建模，揭示其雲層的化學成分、顆粒形狀以及大小等細節。」
納塞德金博士補充，「總的來說，這項工作顯示JWST太空望遠鏡，在拍攝表徵系外行星大氣方面的驚人能力，能夠為這些遙遠巨行星的大氣物理特性和形成過程，提供獨特的見解。」
美國太空望遠鏡科學研究所（Space Telescope Science Institute）的賈科尼研究員基蘭·霍克（Kielan Hoch）博士則表示，「這項研究在JWST太空望遠鏡發射前，就已規劃提出。當時我們假設能透過未來望遠鏡上的近紅外光譜儀（NIRSpec），一次捕捉2顆行星的光譜。」
