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第一张外星行星的直接照片最终确认

新技术正在被用来获取其他恒星周围行星的图像。总有一天,我们可能能够在这些遥远的世界上探测到板块构造的迹象。

根据后续观测,太阳系外的一颗行星,据说是地球上第一颗被望远镜直接拍摄到的行星,已被正式证实围绕着一颗类太阳恒星运行。

这颗外星行星的质量是木星的八倍,其轨道距离宿主恒星的距离异常之远,是地球距离太阳的300多倍。

天文学家于2008年利用地球上望远镜的可见光观测首次发现了这颗行星,这是第一张太阳系外世界的直接照片。但当时,由于物体、恒星和观测者的幸运排列,从地球的角度来看,它看起来只是围绕恒星运行的可能性很小。

发现这颗行星的研究团队负责人、天文学家大卫·拉弗雷尼尔说:“我们的新观测排除了这种偶然对齐的可能性,从而证实了这颗行星和这颗恒星是相互关联的。”

双子座天文台使用高分辨率自适应光学技术进行了新的观测,证实了这颗行星绕其母恒星运行。该天文台是与两台相同的8米望远镜的国际合作,分别位于夏威夷的毛纳基亚和智利北部的塞罗帕琼。

年轻恒星周围的行星

这颗主星的质量估计约为太阳的85%,位于大约500光年外,位于一组年轻恒星中,该恒星形成于大约500万年前,名为上天蝎座协会。

据估计,这颗行星的温度超过2700华氏度(约1500摄氏度)。这使得这颗行星比木星热得多,木星的大气云顶温度约为零下166华氏度(零下110摄氏度)。

研究人员表示,太阳系相对年轻的年龄——我们的太阳系有46亿年的历史——解释了行星的高温。

这颗行星在形成过程中在自身重力的作用下收缩,温度迅速上升到数千度。但是,一旦这个收缩阶段结束,行星将通过辐射红外光慢慢冷却。在数十亿年内,这颗行星最终将达到与木星更相似的温度。

行星发现的故事

拉弗雷尼尔和他的研究团队于2008年9月首次宣布了他们的行星发现。当时他在多伦多大学,但现在在蒙特利尔大学和魁北克天体物理研究中心。

2008年,研究人员声称,这一发现也代表了第一张行星围绕与太阳相似的恒星运行的照片。其他天文学家也提出了类似的说法,包括2004年发现的一个物体,可能是一颗行星或一种被称为棕矮星的失败恒星。

拉弗雷尼尔说:“早在2008年,我们就确信天空中有一个年轻的行星质量物体,就坐落在一颗年轻的类太阳恒星旁边。”

这两个宇宙物体的距离很近,这似乎表明它们是相互关联的,但有一种可能性——尽管可能性不大——它们是不相关的,只是偶然在天空中对齐的。其中一个物体可能离得更近或更远。因此,需要更多的观测来证实这一宇宙发现。

这项研究的结果将发表在即将出版的《天体物理杂志》上。

该系统被称为1RXS J160929.1-210524(简称1RXS 1609),将为科学家提供一个独特的研究例子,因为它与恒星的极端分离似乎挑战了常见的行星形成理论。

该研究的合著者、多伦多大学的Ray Jayawardhana说:“这个外星世界不太可能的地方可能告诉我们,大自然有不止一种制造行星的方式。”“或者,当新生行星之间的亲密接触将一些兄弟姐妹抛到内陆时,这可能暗示着一个暴力的年轻人。”

天文学家团队最初于2008年4月使用双子座天文台探测到这颗系外行星,这使它成为已知的第一颗通过直接成像揭示的围绕类太阳恒星运行的行星。当时,研究人员还获得了这颗行星的光谱,并能够确定它的许多特征,这在新的研究中得到了证实。

拉弗雷尼尔说:“回想起来,这使我们的初步数据成为有史以来第一个被证实的系外行星光谱!”。

该光谱说明了地球大气中水蒸气、一氧化碳和分子氢的吸收特征。

拍摄的其他遥远行星

这并不是唯一一颗使用直接成像技术发现的系外行星。

自从最初观测到1RXS 1609以来,还发现了其他几个外星世界,包括围绕HR 8799恒星运行的三颗行星系统。这一发现也是由双子座天文台发现的。

然而,最新的系外行星确认是独一无二的,因为HR 8799周围的行星轨道离宿主恒星更近。

对1RXS 1609的研究还证实,系统中没有其他更靠近恒星的大行星(质量在木星的一到八倍之间)。

未来的观测可能会揭示这颗遥远行星起源的证据。事实上,在几年内,由于行星和恒星的相互轨道,应该可以探测到它们运动的微小差异。

然而,这项研究的合著者、多伦多大学的Marten van Kerkwijk说,这种差异将“非常小”,因为最快的轨道周期可能超过1000年。

计时外星的速度

但是,使用双子座,可以精确地测量行星相对于主星的速度。

这可以帮助天文学家确定这颗行星是否遵循大致圆形的轨道——如果它真的在远离宿主恒星的地方形成的话,这是意料之中的事情——或者它是否处于一个非常非圆形甚至不受约束的轨道上。研究人员表示,如果后者在离恒星更近的地方形成,但由于与另一颗外星行星相遇而被踢出,则可能是后者。

双子座望远镜上的自适应光学系统对1RXS 1609的观测至关重要。

拉弗雷尼尔说:“如果没有自适应光学系统,我们根本无法看到这颗行星。”“大气层使恒星的图像变得模糊,以至于它延伸到周围,比周围微弱行星的图像亮得多,使行星无法被探测到。自适应光学消除了这种模糊,并能更好地观察离恒星很近的微弱物体。”


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