在AU显微镜下发现了一颗海王星大小的系外行星,这部分要归功于乔纳森·加涅的工作,他是前iREx Banting博士后研究员,现在是里约热内卢Tinto Alcan天文馆的科学顾问。
十多年来,天体物理学家一直在这个研究行星形成的独特实验室搜寻系外行星。今天在《自然》杂志上宣布的这一突破性进展,部分归功于美国宇航局的TESS和Spitzer太空望远镜。
AU显微镜(AU Microscopii)距离地球大约32光年,是一颗2000万到3000万岁的年轻恒星,大约比我们的太阳年轻180倍。在21世纪初,人们发现它仍然被一大片碎片包围着,这是它形成的残余。从那时起,天体物理学家就一直在积极地寻找围绕着AU的行星,因为它们就是在这样的尘埃和气体盘中形成的。
“AU Mic是一颗小恒星,只有太阳质量的50%,”参与观测和数据处理的Gagne说。这些恒星通常有很强的磁场,这使它们非常活跃。这在一定程度上解释了为什么用了近15年时间才发现这颗名为AU Mic b的系外行星。AU表面大量的斑点和喷发阻碍了它的探测,而这已经被盘的存在复杂化了。”
一个巨大的挑战
自2010年以来,天体物理学家一直在莫纳克亚山顶上寻找AU周围的行星。来源:乔纳森·加涅。2010年,由Peter Plavchan(现任乔治梅森大学助理教授)领导的一个团队,开始使用美国宇航局的红外望远镜设备(IRTF)从地面观察AU - Mic。
望远镜在红外线下工作,研究小组希望能更好地看到行星的信号,因为在这种光线下恒星的活动不那么强烈。
就加涅而言,他在攻读博士学位期间多次到IRFT进行观察旅行。就在那时,他参与了这个项目。“在我加入这个团队几年后,我们注意到AU Mic的径向速度可能有周期性变化,”他回忆说。
“因此,我们意识到它周围可能存在一颗行星。”当行星在轨道上运行时,它的引力会牵拉它的主星,而主星也会相应地轻微移动。像IRTF上的光谱仪这样灵敏的光谱仪可以探测到恒星的径向速度,即它在我们视线内来回的运动。
太空望远镜来救援
不幸的是,地面上获得的数据的准确性还不足以毫无疑问地确认该信号是系外行星发出的。多亏了凌日法,一种不同的探测技术,该小组终于能够确认AU Mic b的存在。
当一颗行星从它的主星和观测者之间直接穿过,周期性地隐藏它的一小部分光时,凌日就发生了。2018年夏天,在NASA的凌日系外行星调查卫星(TESS)的第一次任务中,天文学家观测到了两次AU Mic b凌日。2019年,他们用美国宇航局的斯皮策太空望远镜又观测了两个。
由于被阻挡的光量取决于这颗系外行星的大小及其与恒星的距离,这些观测结果使科学家们能够确定AU Mic b的大小与海王星差不多,并且每8.5天从它的恒星前经过一次。
由于先前的地面观测,团队也有部分限制非盟麦克风的质量b。结合IRTF获得的观测数据那样,在智利的欧洲南方天文台和w·m .夏威夷凯克天文台,他们得出的结论是,它的质量小于3.4倍海王星的质量(或地球的58倍)。
一个独特的实验室
AU Mic提供了一个独特的实验室来确定系外行星和它们的大气是如何形成的,杏耀下载app以及它们是如何与产生它们的碎片和气体盘相互作用的。
科学家们对他们的最新发现感到兴奋,因为像AU Mic这样的系统很少为人所知。在这些系统中,不仅很难探测到系外行星,而且它们也非常罕见,因为一个系统的行星形成周期相对于恒星的生命周期来说比较短。
非盟系统离地球很近,因此看起来更亮,天体物理学家可以用各种仪器来观测它。比如斯皮鲁摄谱仪。
蒙特利尔大学(Universite de Montreal)的项目科学家E tienne Artigau说,“凭借其偏振测量能力,这台仪器将使我们能够更好地区分恒星活动的影响,而恒星活动常常与来自行星的信号混淆。”“这将使我们准确地确定AU Mic b的质量,并知道这颗系外行星是更像一个大的地球还是海王星的双星。”
iREx的其他天文学家热衷于尝试探测这颗行星的大气层,看看这颗活跃恒星对它的影响。这些观测也可以用SPIRou完成。
AU Mic是在同一时间在同一地点形成的年轻恒星联盟的一部分。贝塔Pictoris,这一组合的名字,也有一个圆盘和两个已知的行星。
然而,恒星和行星的质量都要大得多(分别是太阳的1.75倍,木星的11倍和9倍)。它们的进化方式似乎与非洲及其行星不同。通过研究这两个有许多共同特征的系统,科学家可以比较两种完全不同的行星形成场景。