相距63光年,科學家看清了一顆系外行星的真面目,他們看見了什麼?

天空之城 2020/10/13 檢舉 我要评论

儘管今天的人類已經擁有了相當強大的天文觀測能力,可以發現數百甚至數千光年以外的系外行星,並且已經觀測到了超過4500顆系外行星,但是幾乎所有的系外行星,都不是直接發現的。

我們介紹過天文學家發現系外行星的方法,其中幾乎全都是間接觀測。這是因為,系外行星距離我們過於遙遠,所以非常黯淡。雖然越靠近宿主恒星就會越明亮,但是它們也更容易淹沒在宿主恒星的光芒之中。因此,想要對系外行星進行直接成像,是一件極其困難的事情。

不過,科學家們還是做到了這件看似不可能的事。一顆距離我們達到63光年的系外行星,在人類強大的天文觀測設備下,無奈地露出了它的真容。這顆行星名為Beta Pictoris c,中文名譯作繪架座β c。

繪架座β星是南天星座繪架座的第二亮星,我們北半球的夜空是看不見的。這是一顆非常明亮、非常巨大的恒星,而且十分年輕。根據科學家的觀測,它大概形成於2300萬年前,大約是太陽年齡的1/200。由於剛剛形成不久,所以它仍然包裹在原始星雲之中。

在繪架座β周圍,科學家已經發現了兩顆系外行星,分別是繪架座β b和今天的主角繪架座β c。它們同樣也是行星中的嬰兒,大約只有1850萬年的年齡。它們形成的時候,地球上的史前巨獸龍王鯨都已經消失了。

即使是繪架座β c,也不是通過直接成像法發現的,而是科學家利用徑向速度法發現的。也就是說,通過行星公轉時對宿主恒星產生的輕微拖動所產生的光譜紅移或者藍移,就可以證明系外行星的存在。並且系外行星的質量越大,產生的拖拽效果越強烈,光譜偏移也越明顯。

不過,它的兄弟——繪架座β b倒是科學家通過直接成像法發現的。在2008年的時候,科學家們觀測到了這顆系外行星,並且推測它的質量可能達到了木星的13倍。

既然已經發現了這顆行星,我們就可以直接推測出它在公轉過程中會產生的引力效果,也就是宿主恒星的光譜偏移規律。然而,當法國格勒諾布爾天文臺的天文學家Anne-Marie Lagrange在回顧此前16年的觀測資料時,卻發現繪架座β光譜的偏移規律和預想的並不相同。這說明,它的周圍還有其他行星。果然,就在去年,繪架座β c被科學家發現,印證了這個猜想。

這顆行星剛剛被發現,就吸引了一群研究人員的注意,那就是ExoGRAVITY團隊。這是一個專門利用甚大望遠鏡陣列干涉儀上的GRAVITY設備對系外行星進行直接成像的項目,由英國劍橋大學天文學家Mathias Nowak所領導。該團隊相信,繪架座β c和它的「兄弟」一樣,是直接觀測的絕佳物件,因為它有著直接成像法所必需的三大優勢:

它距離我們63光年,並不是很遠,在人類觀測設備直接成像的能力范圍之內; 它和宿主恒星的距離相對比較遠,不會淹沒在宿主恒星的耀眼光芒之中; 行星在剛形成的時候溫度還比較高,可以發出足夠的熱輻射被我們觀測到。

正是看到了這三大優勢,ExoGRAVITY團隊決定對它進行直接成像。

在開展正式工作之前,他們先收集了這顆行星的一些資料。利用此前的徑向速度法,我們已經可以推算出一些資訊,比如:繪架座β c的質量是木星的8.2倍,這意味著它是一顆氣體巨星;它和宿主恒星的距離大約為2.7個天文單位,公轉週期大約是3.4年。

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