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哈勃望远镜发现了奇异行星,长期寻找的“第九大行星”相似

哈勃望远镜发现了奇异行星,长期寻找的“第九大行星”相似

太空探索 天文学 外文翻译
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2020-12-11 18:38:55



来源于:PHYS

 美国宇航局戈达德太空飞行中心


这颗11颗质量高的木星系外行星被称为HD 106906b,它绕着336光年远的双星占据了一个不太可能的轨道.png

 


如这张画家的插图所示,这颗11颗质量高的木星系外行星被称为HD 106906b,它绕着336光年远的双星占据了一个不太可能的轨道。它可能提供了一些可能离家更近的线索:我们太阳系中一个假设的遥远成员,被称为“九号行星”。这是天文学家第一次能够测量到一个巨大的类似木星的行星的运动,该行星的运行距离其宿主恒星和可见的碎片盘很远。图片来源:NASA,ESA和M. Kornmesser(ESA /哈勃)

一颗行星在距离我们336光年远的双星周围一个不太可能的轨道运行的行星,可能会提供一个线索,使人们知道离家更近的奥秘:我们太阳系中一个假设的遥远天体,被称为“九号行星”。

这是天文学家第一次能够测量到一个巨大的类似木星的行星的运动,该行星的运行距离其宿主恒星和可见的碎片盘很远。该盘类似于我们的海王星带,海王星以外的小而冰冷的天体。在我们自己的太阳系中,可疑的第九行星也将在类似的奇怪轨道上位于柯伊伯带之外。尽管继续寻找第九行星,但这种系外行星的发现证明了这种奇数球轨道是可能的。

该论文的主要作者,加州大学伯克利分校的Meiji Nguyen解释说:“该系统可能与我们的太阳系进行了独特的比较。” “它与偏心且高度失准的轨道上的主恒星相距甚远,就像对“九号行星”的预测一样。这就引出了这些行星如何形成和演化为最终结构的问题。”

这家天然气巨头所在的系统只有1500万年的历史。这表明我们的第九行星-如果确实存在的话-可能在我们拥有46亿年历史的太阳系的演化中很早就形成了。

极端轨道

2013年,麦哲伦望远镜在智利阿塔卡马沙漠的拉斯坎帕纳斯天文台用麦哲伦望远镜发现了11颗质量为木星的系外行星HD 106906 b。但是,天文学家对行星的轨道一无所知。这仅需要哈勃太空望远镜能做的事情:以非常精确的方式收集流浪者在14年内的运动的非常精确的测量值。该团队使用了哈勃档案中的数据,为这项议案提供了证据。

系外行星离其寄宿的明亮的年轻恒星非常遥远,比地球距太阳的距离大730倍,即近68亿英里。如此巨大的分离使得在如此短的哈勃观测时间内确定15,000年的轨道变得非常困难。鉴于遥远的母恒星的引力减弱,行星沿着其轨道的蠕变非常缓慢。

哈勃望远镜团队惊讶地发现,遥远的世界有一个极端的轨道,该轨道非常偏离,拉长并且位于围绕系外行星双生主恒星的碎片盘的外部。碎片盘本身看起来非常不寻常,可能是由于任性行星的引力拖船造成的。



这张哈勃太空望远镜的图像显示了双星HD 106906周围的环境.png

 


这张哈勃太空望远镜的图像显示了双星HD 106906周围的环境。在这里,这些恒星发出的明亮光被掩盖,可以看到系统中的微弱特征。恒星的星际盘不对称且扭曲,这可能是由于惯性行星HD 106906b的引力拖船造成的,该行星处于非常大且细长的轨道中。图片来源:NASA,ESA,M。Nguyen(加利福尼亚大学,伯克利分校),R。De Rosa(欧洲南方天文台)和P. Kalas(加利福尼亚大学,伯克利分校和SETI研究所)

它是怎么到达那里的?

那么系外行星是如何到达如此遥远而奇怪的倾斜轨道的呢?普遍的理论是它的形成离恒星更近,大约是地球到太阳距离的三倍。但是,在系统气体盘中的阻力导致行星的轨道衰减,迫使其向恒星对向内迁移。然后,旋转的双星产生的引力作用将其踢到一个偏心轨道上,使它几乎脱离系统并进入星际空间。然后,来自系统外部的一颗恒星稳定了系外行星的轨道,并阻止了它离开其母系。

利用欧洲航天局盖亚调查卫星的精确距离和运动测量结果,智利圣地亚哥圣地亚哥欧洲南方天文台的成员罗伯特·德·罗莎(Robert De Rosa)和加利福尼亚大学的保罗·卡拉斯(Paul Kalas)在2019年确定了候选恒星。

磁盘混乱

2015年发表的一项研究中,Kalas领导的一个团队发现了失控行星行为的间接证据:该系统的碎片盘极不对称,而不是材料的圆形“比萨饼”分布。圆盘的一侧相对于另一侧被截断,并且它在垂直方向上也受到干扰,而不是像在恒星的另一侧看到的那样局限于狭窄的平面。

De Rosa解释说:“想法是,每当行星接近最接近双星时,它就会搅动盘中的物质。” “因此,每当行星通过时,它都会截断磁盘并将其推向一侧。这种情况已经在该系统处于类似轨道的情况下进行了该系统的仿真测试,这是在我们知道该行星的轨道之前过去。”

Kalas解释说:“这就像到达车祸现场,而您正在尝试重建发生的事情。” “是不是经过恒星扰动的地球,那么地球扰动盘吗?它是在中间,首先扰乱了地球的二进制文件,然后将它扰动的盘?还是说通过明星扰乱地球和两盘以相同时间?这是天文学的侦探工作,收集了我们所需的证据,以弄清这里发生的事情的一些合理的故事情节。



这张哈勃太空望远镜的影像显示了11号木星质量系外行星HD 106906b的一个可能的轨道(虚线椭圆).png

这张哈勃太空望远镜的影像显示了11号木星质量系外行星HD 106906b的一个可能的轨道(虚线椭圆)。这个遥远的世界与它的宿主恒星相距甚远,这些恒星的灿烂光芒在这里被掩盖,以便可以看到这个星球。该行星位于其系统的星际碎片盘外,类似于我们自己的海王星以外的小冰冷天体柯伊伯带。圆盘本身是不对称且变形的,这可能是由于任性行星的引力拖曳所致。图像中的其他光点是背景恒星。图片来源:NASA,ESA,M。Nguyen(加利福尼亚大学,伯克利分校),R。De Rosa(欧洲南方天文台)和P. Kalas(加利福尼亚大学,伯克利分校和SETI研究所)


九号星球的代理?

HD 106906 b的奇异轨道的这种情况在某种程度上类似于可能导致假设的第九号行星终止于我们自己太阳系的外围,远远超出了其他行星的轨道和柯伊伯带。九号行星可能在内部太阳系中形成,并被与木星的相互作用所淘汰。然而,木星-我们太阳系中众所周知的800磅大猩猩-很可能将第九行星抛向冥王星之外。通过的恒星可能通过将轨道路径推离木星和内部太阳系中的其他行星而使被踢出的行星的轨道稳定。

卡拉斯说:“就好像我们有一台用于自己的行星系统的时光机可以追溯到46亿年前,看看当我们的年轻太阳系动态活跃并且一切都被颠簸并重新排列时,会发生什么。”

迄今为止,天文学家仅对第九行星有间接证据。他们发现了海王星以外的一小群天体,与太阳系的其余部分相比,它们以不寻常的轨道运动。一些天文学家说,这种结构表明,这些物体是由一个巨大的看不见的行星的引力把它们放在一起的。另一种理论是,没有一个巨大的扰动行星,而是这种失衡是由于多个更小物体的综合引力影响所致。另一个理论是,第九行星根本不存在,较小物体的聚集可能只是统计异常。

韦伯望远镜的目标

科学家使用美国宇航局即将推出的詹姆斯·韦伯太空望远镜计划获取HD 106906b上的数据,以详细了解地球。“您可能会问的一个问题是:这颗行星周围是否有自己的碎片系统?每次靠近宿主恒星时,它都会捕获物质吗?您将能够利用Webb的热红外数据对其进行测量,德罗莎说。“此外,就帮助理解轨道而言,我认为韦伯对于帮助确认我们的结果将是有用的。

因为韦伯对较小的土星质量行星很敏感,所以它可能能够检测出从该行星系统和其他内部行星系统射出的其他系外行星。Nguyen解释说:“有了Webb,我们可以开始寻找既古老又隐隐的行星。” Webb独特的灵敏度和成像功能将为检测和研究这些非常规行星和系统开辟新的可能性。

该小组的发现发表在2020年12月10日的 《天文杂志》上。



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