利用美国国家科学基金会的极长基线阵列(VLBA)的超清晰无线电“视觉”,天文学家们发现了一颗土星大小的行星,它紧绕着一颗距离地球35光年的小而凉爽的恒星旋转。这是第一次用射电望远镜发现太阳系外行星,而射电望远镜所使用的技术要求对恒星在天空中的位置进行极其精确的测量,也是用这种技术和射电望远镜发现的第二颗行星。
这项技术早就为人所知,但被证明很难使用。它包括追踪恒星在太空中的实际运动,然后探测由行星的引力效应引起的运动中的微小“摆动”。恒星和行星的轨道位置代表了两者的质量中心。如果这个被称为重心的位置距离恒星中心足够远,会引起望远镜可以探测到的摆动,就可以间接地揭示这颗行星。
这项技术被称为天体测量技术,预计将特别适合于探测距离恒星轨道较远的类木行星。这是因为当一颗巨大的行星绕恒星运行时,恒星产生的摆动随着行星与恒星之间距离的增大而增大,并且在与恒星的一定距离上,行星的质量越大,产生的摆动就越大。
从2018年6月开始,持续了一年半的时间,天文学家追踪了一颗名为TVLM 513-46546的恒星,这是一颗质量不到太阳十分之一的冷矮星。此外,他们还使用了2010年3月至2011年8月期间的九次VLBA观测数据。
对那段时间的数据进行广泛分析后发现,这颗恒星的运动出现了明显的摆动,这表明存在一颗质量与土星相当的行星,每221天围绕这颗恒星转一圈。这颗行星离恒星的距离比水星离太阳的距离近。
像TVLM 513-46546这样又小又冷的恒星是我们银河系中数量最多的恒星类型,杏耀人们发现它们中的许多都有较小的行星,可以与地球和火星相媲美。
“像木星和土星这样的巨行星在像这样的小恒星周围很少见,而天体测量技术最擅长在广阔的轨道上发现类木星的行星,所以我们很惊讶地发现,在相对紧凑的轨道上发现了质量较低、类土星的行星。”我们希望能在更宽的轨道上找到一颗更大的行星,类似于木星。”墨西哥国立自治大学的萨尔瓦多·库列尔说。“探测这个亚木星质量的行星伴侣在如此紧凑的轨道上的轨道运动是一个巨大的挑战,”他补充说。
目前已经发现了4200多颗围绕太阳以外的恒星运行的行星,但这颗围绕TVLM 513-46546运行的行星是利用天体测量技术发现的第二颗行星。另一种非常成功的方法,称为径向速度技术,也依赖于行星对恒星的引力效应。这项技术探测到恒星绕质心运动所引起的轻微加速度,无论是朝向地球还是远离地球。
德国马克斯·普朗克射电天文研究所的吉塞拉·奥蒂斯-莱昂说:“我们的方法补充了径向速度法,径向速度法对离恒星较近的行星更敏感,而我们的方法对离恒星较远的大质量行星更敏感。”“事实上,这些其他技术只发现了一些行星,它们的质量、轨道大小和主恒星质量等特征与我们发现的行星相似。我们相信VLBA和天体测量技术可以揭示更多类似的行星。”
第三种技术叫做凌日法,同样非常成功,它可以探测到当行星从恒星前面经过时恒星光线的轻微变暗,就像从地球上看到的那样。
天体测量法在探测附近的双星系统方面是成功的,杏耀网址早在19世纪就被认为是发现太阳系外行星的潜在方法。多年来,许多这样的发现被宣布,但都未能经受住进一步的审视。难点在于,从地球上看,行星产生的恒星摆动非常小,因此需要非常精确的位置测量。
美国国家射电天文台的艾米·米奥德谢夫斯基(Amy Mioduszewski)说:“VLBA的天线间距高达5000英里,
杏耀 ,为我们提供了这一发现所需的巨大分辨率和极高的精度。”“此外,VLBA灵敏度的改进为我们提供了数据质量,使这项工作现在成为可能,”她补充说。