通過雙子座天文臺的觀測,科學家發現了一個非常獨特的現象:在很多不同類型的恆星周圍,距離恆星很遠的巨大氣體行星十分罕見。巨型氣體行星傾向於靠近主恆星、或它們的父母恆星,現有的行星形成理論難以解釋這種獨特的現象。發現太陽系外的行星變得十分尋常,天文學家以各種觀測方法“仰望”天空,他們發現了一個又一個的行星天地。雙子座天文臺在行星搜索領域採用了直接成像的觀測技術,對行星的觀測具有距離深遠、視野開闊的特點。雙子座天文臺的科學家發現,在不同類型的恆星周圍,巨型氣體行星的數量非常少,而少量的巨型氣體行星趨向於依偎在主恆星的近旁。

大氣體行星“專屬陪伴”在主恆星的近旁

雙子座天文臺行星項目的主要成員、夏威夷大學天文學院的邁克爾·劉認爲,巨大的氣體行星也許偏愛依附在父母恆星的身邊,有點像在人類的傳統文化中,一大堆子孫兒女和父母長輩生活在一起,相互“抱團取火”。大多數大型氣體行星似乎避免離開父母恆星很遠、獨自在遙遠的軌道上運轉。科學團隊試圖在更遠的距離上發現巨大的氣體行星,他們的觀測尺度超過了太陽系中天王星、海王星和太陽的距離,天王星和海王星距離太陽相對遙遠,它們是兩顆太陽系的巨大氣體行星。科學團隊無功而果,在太陽系外距離主恆星遙遠的巨大氣體行星十分稀少。

大氣體行星“專屬陪伴”在主恆星的近旁

科學團隊的行星搜索項目得到了國家科學基金會和NASA的幫助,科學家希望更好地理解巨大的氣體行星如何形成的問題。行星的軌道距離是一個關鍵指標,天文學家在檢驗系外行星形成的理論時常用到距離的指標。科學團隊觀測了質量大於太陽恆星,觀測了不同類型的恆星,他們太陽系的氣體行星爲參考的對象,太陽系最大的兩顆氣體行星——木星和土星與太陽的距離相當於地球與太陽距離的10倍以內。科學團隊相信,他們的發現具有普遍性,巨大的氣體行星在遠離主恆星的軌道上分佈很少。

大氣體行星“專屬陪伴”在主恆星的近旁

在不同類型恆星的遙遠距離的周圍,巨大的氣體行星非常少見,然而,不是所有的巨型氣體行星都會近距離地靠近在主恆星的旁邊。2008年,天文學家使用了位於夏威夷莫納克亞的“雙子座天文臺北方”和W.M凱克天文臺的望遠鏡,對恆星HR8799周圍的行星進行了直接成像觀測,他們在恆星HR8799的遠距離軌道上發現了一個巨大的氣體行星,它與主恆星的距離相當於地球與太陽距離的25到70倍。天文學家在2008年觀測了少量的恆星,不能以2008年的個別發現來斷定,在遙遠距離上的巨大氣體行星十分常見。2008年發現了一顆遠距離的大型氣體行星,這不是普遍的現象,而是個別的例證。雙子座天文臺的觀測成果糾正了以2008年的發現爲依據而推出的簡單結論,雙子座天文臺的觀測成果表明,巨大的氣體行星出現在遠離主恆星的軌道上,這可能是一種不同尋常的現象,絕大多數的大氣體行星都出現在離主恆星相對近的軌道上。

大氣體行星“專屬陪伴”在主恆星的近旁

過去的20多年,天文學家瞭解了一個基本事實:巨大的氣體行星通常出現在主恆星附近的軌道上。他們利用雙子座天文臺的直接成像技術,證實了一種典型的、而非特例的現象。巨大的氣體行星避開遙遠距離的軌道,它們趨向於選擇離主恆星相對近的軌道位置。科學團隊同時探討了在年輕恆星周圍的塵埃盤發生的空洞現象,長期以來,天文學家一直懷疑塵埃盤的空洞產生於在軌道運轉的行星的引力作用,塵埃盤的碎片物質被行星吸附,在塵埃盤上留下一個個空洞,天文學家不清楚的是,什麼類型的行星製造了塵埃盤上的空洞,它們如何製造了一個個的空洞。歐洲南方臺的扎希徳·瓦哈伊探討了在年輕恆星周圍的塵埃盤出現的空洞現象,似乎不是大質量的行星製造了塵埃盤上的空洞,而是小質量的行星對塵埃盤空洞的產生有直接的影響,他們目前不能直接觀測小質量的行星。馬克斯·普朗克研究所天文學分部的貝斯·比勒認爲,年輕恆星有更大的亮度,在它們周圍的行星更容易被探測到,從中可以發現巨大氣體行星所在的軌道位置。

大氣體行星“專屬陪伴”在主恆星的近旁

NASA的開普勒行星搜索活動顯示,在其它恆星的周圍,大於地球直徑、小於太陽系中水星軌道半徑的行星大量存在。通過使用雙子座天文臺的紅外線儀器(NICI),他們發現,在恆星的周圍,大於太陽系中海王星軌道半徑的巨大氣體行星十分罕見,天文學家即將發佈雙子座天文臺行星直接成像器圖譜,這在天文史上還是第一次,人們從圖譜中可以看到巨大的氣體行星出現在主恆星怎樣的軌道上,太陽系外的巨大氣體行星與太陽系內的巨大氣體行星非常相似《天體物理學》雜誌發表了科學團隊的觀測成果。邁克爾·劉科學I團隊的成員來自於夏威夷大學、亞利桑那大學、普林斯頓大學、牛津大學、巴西的聖保羅大學、巴西的米納斯·吉拉斯大學、加拿大的多倫多大學、加州大學聖克魯茲分校、東京工業大學;莫納克亞天文臺、歐洲南方天文臺、雙子座天文臺;馬克斯·普朗克研究所天文學分所、華盛頓的卡耐基研究所、空間望遠鏡研究所、NASA的戈達德飛行中心。

大氣體行星“專屬陪伴”在主恆星的近旁

(編譯隨感:行星離主恆星的距離、或它的軌道半徑是一項重要的天文指標,對我們理解行星形成的理論有一定的參考價值。2008年,科學家在一顆恆星周圍非常遙遠的距離上發現了一顆巨大的氣體行星,這是個別的事實,太陽系同樣如此,巨大的氣體行星——天王星和海王星距離太陽十分遙遠,我們不能因此得出結論:巨大的氣體行星位於距離主恆星十分遙遠的軌道上。夏威夷大學的科學團隊使用了雙子座南北全空域天文臺,對大量的不同恆星系進行了觀測,他們發現,巨大的氣體行星通常位於距離主恆星較近的軌道上。在我們的太陽系,巨大的氣體行星——木星和土星距離太陽較近。隨着觀測儀器的改進和科學認識的提升,科學家不斷糾正過去片面、錯誤的認識。)

大氣體行星“專屬陪伴”在主恆星的近旁




(編譯:2013-7-1)

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