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在太阳系附近,发现一颗“婴儿”行星,距离我们才31.9光年!

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发表于 2022-6-19 19:26 | 显示全部楼层 |阅读模式
在太阳系附近,发现一颗“婴儿”行星,距离我们才31.9光年!


博科园 [color=rgba(0, 0, 0, 0.3)]2022-06-17 19:00 [color=rgba(0, 0, 0, 0.3)]Posted on 湖北


十多年来,天文学家一直在寻找围绕AU Microscope II运行的行星,这是一颗太阳系附近的恒星,仍然被其形成时遗留下来的原行星盘所包围。现在,科学家们利用美国宇航局(NASA)凌日系外行星观测卫星苔丝号(TESS)和退役的斯皮策太空望远镜数据报告称:发现了一颗大约与海王星大小相当的行星,它在一周多一点的时间里绕着这颗年轻恒星旋转。

                               
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该系统简称为AU Mic,为研究行星及其大气如何形成、演化以及与恒星相互作用提供了一个独一无二的实验室。弗吉尼亚州费尔法克斯乔治梅森大学的博士生布莱森·凯尔(Bryson Cale)说:AU Mic是一颗年轻M矮星,它被一个巨大的原行星盘碎片盘包围着,在其中移动的尘埃被追踪到了。现在,多亏了苔丝和斯皮策望远镜,发现了一颗可以直接测量大小的行星。
这颗名为AU Mic b的新行星在一篇由凯尔合著、由他的导师、乔治梅森大学物理学和天文学助理教授彼得·普拉夫坎(Peter Plavchan)领导的论文中进行了描述,其研究发表在《自然》期刊上。Au Mic是一颗冰冷的红矮星,年龄估计在2000万到3000万年之间,与太阳相比,它是一个恒星婴儿。这颗恒星是如此年轻,以至于它主要是由自身引力将其向内拉并压缩时产生的热量发出。


比地球还重58倍
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这颗恒星不到10%的能量来自于核心中氢到氦的聚变,这一过程为像太阳这样的恒星提供动力。距离我们才31.9光年远,位于南部的显微镜座,也是名为Beta Pictoris Moving Group星团的一部分。AU Mic b行星几乎“拥抱”了它的恒星,每8.5天就完成了一次公转。重量约为地球质量的58倍,属于类似海王星的星球。然而,Beta Pictoris b和c的质量都至少是AU Mic b的50倍,分别需要21年和3.3年的时间才能绕恒星一周。
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研究认为AU Mic b在远离恒星的地方形成,并向内迁移到其目前的轨道,当行星与气盘或其他行星通过引力相互作用时,这种情况可能会发生。相比之下,Beta Pictoris b的轨道似乎根本没有迁移,这些年龄相近系统之间的差异,可以告诉我们很多关于行星如何形成和迁移的信息。探测像AU Mic这样恒星周围的行星是一个特别的挑战,这些暴风雨中的恒星拥有强大磁场,可以覆盖着恒星黑子,经常爆发强大的恒星耀斑。
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黑子和耀斑都对恒星的亮度变化做出了贡献。当苔丝号卫星在观测AU Mic时,这颗恒星产生了无数耀斑,其中一些耀斑的威力,比太阳上有记录的最强耀斑还强。研究小组进行了详细的分析,以消除苔丝卫星数据中的这些影响。从我们的角度看,当一颗行星从恒星前面穿过时,这一事件被称为凌日,它的通过会导致恒星亮度明显下降。苔丝号微信一次对被称为扇区的大片天空进行27天监测。
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在这一长时间的凝视期间,任务的相机定期捕捉快照,使科学家能够跟踪恒星亮度的变化。恒星亮度的规律性下降预示着可能有一颗凌日行星。通常,至少需要两次观测到的凌日,才能识别出一颗行星的存在。该研究的合著者、阿尔伯克基新墨西哥大学的研究助理教授戴安娜·德拉戈米尔表示:幸运的是,苔丝号三次凌日观测中的第二次发生在苔丝号距离地球最近的地方。

                               
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在这种时候,苔丝没有进行观测,因为它正忙着将所有存储的数据下行。为了填补这一空白,研究团队获得了在斯皮策上观测的时间,又捕捉到了两次凌日,使研究人员能够确认AU Mic b的轨道周期。斯皮策是一个多用途的红外太空天文台,事实证明,这项任务特别擅长探测和研究恒星周围的系外行星,斯皮策在最后一年返回了AU Mic的观测结果。


比海王星大8%
由于凌日阻挡的光量,取决于行星的大小和轨道距离,苔丝号和斯皮策太空望远镜凌日观测提供了AU Mic b大小的直接测量,对这些测量结果的分析表明,这颗行星大约比海王星大8%。地面望远镜观测提供了行星质量的上限,当行星绕轨道运行时,它的引力会对其主星产生拉力,而主星则会相应地轻微移动。大型望远镜上的灵敏仪器可以探测到恒星的径向速度,也就是它沿着我们的视线来回运动。


                               
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结合来自W.M.Keck天文台、美国宇航局夏威夷红外望远镜设施和智利欧洲南方天文台的观测。研究小组得出结论,AU Mic b的质量略小于58个地球。这一发现显示了苔丝号的观测能力,它可以为像AU Mic这样研究得很好的恒星提供新见解,在那里可能会有更多的行星等待发现。苔丝号数据中还有一个额外的候选凌日事件,有望在今年晚些时候的延长任务中再次观测AU Mic。
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几十年来,由于其邻近、年轻和明亮恒星的行星诞生原行星盘,AU Mic一直吸引着天文学家作为行星可能的家园。Au Mic是一个试金石系统,是太阳系附近的一个天然实验室,用于了解恒星和行星的形成和演化。

博科园|研究/来自:美国宇航局戈达德太空飞行中心
参考期刊《自然》DOI: 10.1038/s41586-020-2400-z



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