在一个距离地球300光年的世界，天文学家首次探测到系外行星大气中的同位素。
在一颗名为TYC 8998-760- 1b的气态系外行星周围的薄雾中，天文学家检测到一种碳的形式，称为碳13。这一发现表明，这颗系外行星，是在远离其母恒星的地方形成的，在特定雪线之外的系统寒冷地带。
据研究人员称，这一发现给我们提供了一种新的方式，来研究目前尚不清楚的行星形成过程。荷兰莱顿大学的天文学家Yapeng Zhang指出：“这真的很特别，我们可以在一个系外行星的大气层中，在如此遥远的距离中测量到这一点。”
TYC 8998-760-1b于2019年被发现，它属于一组极为罕见的系外行星——那些我们能够直接成像的行星。
相比之下，恒星非常非常亮，而行星非常昏暗，所以我们通常通过检测它们对主星的影响来识别它们，要么是通过引力作用，要么是通过它们从恒星前面经过时使恒星的光线逐渐变暗。
这些技术最适用于离恒星较近的行星，但TYC 8998-760- 1b绕恒星运行的距离相当远——大约160个天文单位。冥王星绕太阳公转的距离是40个天文单位。
这颗系外行星质量大约是木星的14倍，大小是木星的两倍，这意味着它反射的星光相对明亮。因此，Yapeng Zhang领导的研究小组仔细观察了这颗恒星的反射光，看看它是否能告诉他们什么。
具体来说，他们使用了一种名为摄谱仪（Spectrograph）的仪器，用于近红外积分场观测(SINFONI)，该仪器安装在位于智利的欧洲南方天文台的甚大望远镜上，可以观察光谱——研究小组正在寻找吸收特性。
当特定波长的光被特定元素吸收时，就会出现光谱中的黑线。研究人员发现，TYC 8998-760- 1b吸收的波长与碳13一致，可能主要与一氧化碳气体有关。
同位素很有趣。它们都是同一种元素的形式，具有相同数量的质子和电子，但不同数量的中子。
碳12是最常见的稳定碳同位素，每一种都有六种。碳13有6个质子和6个电子，但有7个中子。这很重要，因为它们的形成途径不同，它们的行为也因环境条件的不同而不同。
在TYC 8998-760-1 b上，研究人员预计会有一定数量的碳。他们在这颗系外行星的大气中发现的碳13的含量是预期的两倍。研究小组认为，这可以告诉我们TYC 8998-760-1 b形成的条件。“在如此遥远的距离，冰可能形成了更多的碳-13，导致这颗行星的大气中这种同位素的比例更高。”
这个区域应该在一氧化碳雪线之外——一氧化碳从气体中凝结，并冻结成冰。
任何在远离恒星温度的地方形成的系外行星，都会包含这些一氧化碳冰。研究人员推测，由于太阳系中已知的行星离太阳的距离比这个距离更近，它们在形成时不会像TYC 8998-760-1 b那样含有那么多的一氧化碳。
我们在太阳系也有类似的现象，比如海王星和天王星的氘含量比木星高。
研究人员表示，对许多系外行星来说，探测大气中的同位素还不太可能，但随着我们的技术不断改进，它可以提供一种研究系外行星形成的新方法。
这项研究已经发表在《自然》（Nature）杂志上。
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