詹姆斯·韦伯太空望远镜捕捉到了位于距离地球130光年的HR 8799系外行星中的二氧化碳的首批直接图像，这是一个多行星系统，长期以来一直是行星形成研究的关键目标。
这些观察提供了有力的证据，表明该系统的四颗巨行星与木星和土星的形成方式类似，都是通过缓慢构建固体核心形成的。它们还证实了韦伯不仅仅可以通过星光测量推测大气成分 — 它还可以直接分析系外行星大气的化学成分。
约翰霍普金斯大学的天体物理学家威廉·巴尔默（William Balmer）表示：“通过探测这些强烈的二氧化碳特征，我们展示了这些行星大气中存在大量重元素，如碳、氧和铁。考虑到它们环绕的恒星，我们所知的信息，这很可能表明它们是通过核心聚集形成的，对于我们能够直接看到的行星，这一结论令人兴奋。”
对这些观测结果的分析也包含了一个名为51 Eridani且距离96光年的系统，相关研究发表在《天体物理学杂志》上。
HR 8799是一个年轻的系统，约有3000万年的历史，而我们的太阳系已有46亿年。由于暴力形成后仍然很热，HR 8799的行星发出大量红外光，科学家从中获得对其形成与恒星或棕矮星相比的重要数据。
巨行星可以通过两种方式形成：一种是像我们的太阳系一样缓慢构建固体核心并吸引气体，另一种是从年轻恒星的冷却盘迅速崩塌成巨大的物体。了解哪种模型更常见可以为科学家提供线索，以区分他们在其他系统中发现的行星类型。
巴尔默表示：“我们希望通过这种研究理解我们自己的太阳系、生命以及我们自己与其他系外行星系统的比较，以便能够将我们的存在放入背景中。我们想拍摄其他太阳系的照片，看看它们与我们的相似或不同。从那里，我们可以尝试理解我们的太阳系有多奇怪 — 或者有多正常。”
很少有系外行星被直接成像，因为遥远的行星比其恒星暗淡许多千倍。通过在只有韦伯才能接触的特定波长捕捉直接图像，研究小组铺平了更详细观察的道路，以确定他们看到的绕其他恒星公转的物体是否真的是巨行星，或是如棕矮星等物体，这些物体形成方式与恒星相似，但没有积累足够的质量来点燃核聚变。
天文台科学研究所的天文学家劳伦特·普勒约（Laurent Pueyo）表示：“我们还有其他证据表明这四颗HR 8799行星是采用这种自下而上的方法形成的。我们尚不知道这种情况在我们可以直接成像的长期行星中有多普遍，但我们提议进行更多的韦伯观测，以回答这个问题。”
这一成就得益于韦伯的日冕仪，它能够阻挡明亮恒星的光，就像在日食中一样，以揭示本来隐藏的世界。这使得研究小组能够寻找特定气体和其他大气细节所需波长的红外光。
针对3-5微米波长范围，研究小组发现四颗HR 8799行星含有比之前认为更多的重元素，进一步表明它们以与我们太阳系的气态巨星相同的方式形成。这些观察还揭示了内侧行星HR 8799 e在4.6微米波长下的首次检测，以及51 Eridani b在4.1微米的检测，展示了韦伯在观察靠近明亮恒星的微弱行星上的灵敏性。
在2022年，韦伯的一个关键观测技术通过追踪行星在经过其恒星时如何改变星光，间接检测到另一颗系外行星WASP-39 b中的二氧化碳。
普勒约表示：“自JWST发射以来，科学家们一直在做这类与过境行星或孤立棕矮星相关的工作。”
天文台科学研究所光学实验室主任雷米·苏梅（Rémi Soummer）补充说：“我们知道JWST可以测量直接成像系统中外行星的颜色。我们已经等待了10年，证实我们精确调整的望远镜操作也允许我们访问内行星。现在结果已经出来，我们可以用它进行有趣的科学研究。”
研究小组希望利用韦伯的日冕仪分析更多的巨行星，并将它们的组成与理论模型进行比较。
巴尔默表示：“这些巨行星有相当大的影响。如果你有这些巨大行星像保龄球一样穿过你的太阳系，它们可能会真正干扰、保护或者对像我们这样的行星做一些两者兼有的事情，因此更多了解它们的形成是理解未来地球类行星的形成、生存和宜居性的关键一步。”
其他作者包括欧洲南方天文台的延斯·卡默尔（Jens Kammerer）；马歇尔·D·佩林（Marshall D. Perrin），朱利安·H·吉拉尔（Julien H. Girard），罗兰德·P·范德马雷尔（Roeland P. van der Marel），杰夫·A·瓦伦蒂（Jeff A. Valenti），约书亚·D·洛辛格（Joshua D. Lothringer），基兰·K·W·霍赫（Kielan K. W. Hoch），和雷米·苏梅（Rèimi Soummer）均来自天文台科学研究所；亚利桑那大学的贾伦·M·莱森林（Jarron M. Leisenring）；NASA戈达德太空飞行中心的凯伦·劳森（Kellen Lawson）；阿默斯特学院的亨利·德宁（Henry Dennen）；NASA系外行星科学研究所的查尔斯·A·贝希曼（Charles A. Beichman）；喷气推进实验室的杰弗里·布赖登（Geoffrey Bryden），霍尔赫·利洛普-塞永（Jorge Llop-Sayson）；康奈尔大学的尼科尔·K·刘易斯（Nikole K. Lewis）；约翰霍普金斯大学的马蒂尔德·马林（Mathilde Mâlin）；欧洲航天局的伊莎贝尔·雷博利多（Isabel Rebollido），艾米丽·里克曼（Emily Rickman）；NASA总部的马克·克兰平（Mark Clampin）；以及天文学研究大学协会的C·马特·山（C. Matt Mountain）。
