引力弹弓有多厉害

博科园|研究/来自:加州大学河滨分校

要获得一颗距离地球1万亿英里远的行星的直接图像并非易事。它需要大望远镜,至少有32英尺长,高度敏感。即使在这个距离,恒星的光也会使图像过度曝光,使目标行星变得模糊。该团队克服了这个挑战,学会了识别和消除图像中由星光产生的模式。把星光移开后,可以看到剩下的东西。直接成像技术已经取得了长足进步,不仅在理解我们发现的图像模式方面,而且在制作图像的工具方面,都取得了前所未有的高分辨率。每次发布新智能手机,你都会看到这一点——相机探测器总是在改进,天文学也是如此。

如果没有它,人类可能就不会在这里进行这样的对话,你也可能看不到“博科园”发的本文。了解有多少其他恒星拥有像木星这样的行星,对于了解这些星系中行星的宜居性非常重要。除了液态水海洋,天文学家们还相信,这类行星有能力充当“引力弹弓”,将流星、彗星和小行星等物体从轨道上拉出来,与小型岩石行星相撞。许多更大的行星被发现离恒星很近。然而,这些对于了解我们太阳系的结构并没有那么有用。

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当行星远离它的恒星时,引力就会减弱,使得这种摆动变得更小,也更难被探测到。使用抖动检测方法的另一个问题是,它只需要很长时间。地球绕太阳一周只需要一年。木星12年,土星30年,海王星164年。较大的系外行星绕恒星一周也需要很多年,这意味着观察完整的轨道可能会吞噬天文学家的整个职业生涯。为了加速这一过程,研究团队将摆动法与直接成像相结合。这样,如果研究小组认为一颗行星可能会引起地球晃动,就可以通过肉眼来确认。

寻找行星的“摆动”或径向速度技术依赖于恒星绕其行星运行时产生的运动,蓝色的波代表向地球移动,而红色的波长发生在恒星远离时。图片:NASA/JPL-Caltech

因为土星、天王星和海王星等巨型行星都离太阳更远。到目前为止,远离恒星的大行星更难找到。发表在《天文学》上的一项研究详细说明了本研究团队是如何在一种结合传统探测方法和最新技术的新方法中取得成功。寻找系外行星(其他太阳系中的行星)的一种流行方法是监测恒星“摆动”,即恒星向地球运动或远离地球。这种摆动很可能是由附近行星对其施加的引力引起。当一颗恒星摇晃时,这是一个线索,表明附近可能有一颗系外行星。

参考期刊《天文学》

像木星这样巨大的行星可以保护我们地球免受大多数太空天体的撞击。现在天文学家更接近于了解巨型行星是否在星系的其他地方扮演着太阳系的守护者角色。一个由加州大学领导的研究小组发现了两颗木星大小的行星,距离地球约150光年,这可能会揭示其他太阳系中较小的行星上是否可能存在生命。我们相信像木星这样的行星已经深刻地影响了地球上生命进程。

在这个项目中,团队将抖动和成像方法结合应用到20颗恒星上。除了这两颗行星被之前从未发现的类似木星的巨型行星环绕,研究小组还发现了第三颗恒星,这颗恒星之前曾被观测到,其系统中有一颗巨型行星。未来,该团队将继续监测10颗不能排除行星伴侣的恒星。此外,研究人员正在计划一个新项目,来测量这些系外行星完成绕恒星旋转所需的时间,目前还无法测量。

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Cite:arXiv:1904.12931

该研究团队是国际性的,成员包括澳大利亚天文台、南昆士兰大学、新南威尔士大学和澳大利亚麦考瑞大学,以及英国赫特福德大学。还分布在美国亚利桑那州图森市的国家光学天文台、南康涅狄格州立大学、美国宇航局艾姆斯研究中心、加州斯坦福大学和华盛顿卡内基研究所这一发现是这个谜题的一个重要组成部分,因为它帮助我们了解使一颗行星适宜居住的因素,以及这种因素是否普遍存在。我们正迅速就这个问题的答案达成共识,过去3000年有记录的历史只能希望他们能得到这些答案。

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