天文學(xué)家構(gòu)建雙星-行星系統(tǒng)GJ 896AD的3D視圖 _行星

天文學(xué)家構(gòu)建雙星-行星系統(tǒng)GJ 896AD的3D視圖
據(jù)cnBeta：在離地球大約20光年的地方，也就是在宇宙范圍內(nèi)相當(dāng)近的地方，科學(xué)家們注意到一顆恒星的行為有點(diǎn)古怪。一些幾乎難以察覺的小東西似乎在拉扯它，并迫使它在它的恒星附近“搖擺” 。這個小東西是一顆系外行星。
跟確切地說，是一顆木星的二重奏，其質(zhì)量約是我們太陽系自己的氣體巨行星的兩倍，其軌道每284天繞其恒星一周，位置比金星離太陽的距離略近。
研究小組決定將事情提升到一個新的水平--特別是因?yàn)檠矍斑@顆搖擺不定的恒星是作為雙星系統(tǒng)的一部分存在的，這意味著它是圍繞對方運(yùn)行的兩顆恒星之一。
經(jīng)過仔細(xì)分析，研究人員中了大獎：他們利用一個外國世界的微弱信號來開發(fā)他們認(rèn)為是有史以來第一個完整的三維結(jié)構(gòu)的藍(lán)圖，這個藍(lán)圖不僅是一個雙星系統(tǒng)的軌道而且是一個有行星在其中游蕩的軌道。
作為地球人，我們習(xí)慣于跟我們孤獨(dú)的太陽一起生活，但當(dāng)計算整個宇宙的恒星數(shù)量時，我們星球的個人空間加熱器似乎是少數(shù) 。一般來說，恒星喜歡以雙人、三人甚至四人的形式旅行。
來自墨西哥國立自治大學(xué)的Salvador Curiel是這篇新論文的第一作者，他在一份聲明中說道：“由于大多數(shù)恒星都是雙星或多星系統(tǒng) ，能夠了解像這樣的系統(tǒng)將有助于我們了解一般的行星形成。我們從我們自己的宇宙角落得到的數(shù)據(jù)其實(shí)并不足以理解行星如何形成或如何演變的一些更大的規(guī)則。擁有更廣泛的樣本量總是更好的。”
回到用Curiel的三維圖看的雙星系統(tǒng)，這對特殊的雙星叫做GJ 896AD，重要的是由兩顆紅矮星組成--也就是主序上最小的、最冷的那種恒星，同時也是銀河系中最常見的恒星類型。
為了描繪出這個遙遠(yuǎn)領(lǐng)域的樣子，研究人員稱這兩顆恒星中較大的那顆也就是被系外行星環(huán)繞的那顆，其質(zhì)量約為我們太陽的44%；較小的那顆恒星的質(zhì)量則只有我們太陽的17%左右。它們每隔229個地球年互相繞行一次，而超級木星的軌道跟這兩顆恒星的軌道大約傾斜了148度。
墨西哥國立自治大學(xué)的Joel Sanchez-Bermudez，同時也是該研究的作者，他在新聞稿中表示：“對于形成機(jī)制有不同的理論，更多的數(shù)據(jù)可能表明哪一個是最可能的。特別是，目前的模型表明，這么大的行星作為這么小的恒星的伴侶是非常不可能的，所以也許這些模型需要調(diào)整。”
這一天文發(fā)展背后的驅(qū)動力--從隱喻和字面上看--是美國國家科學(xué)基金會的甚長基線陣列。這個科學(xué)機(jī)制由分布在美國各地的10個觀測站組成，每個觀測站都配備了一個25米的無線電天線盤和控制大樓。基本上，這些觀測站各自捕捉深空信息，然后將這些點(diǎn)連接起來以編制出宇宙中正在發(fā)生的事情的超級清晰表述。
在這項(xiàng)關(guān)于GJ896AB的研究中，科學(xué)家們收集了跨越驚人時間范圍的光學(xué)觀測：1941年到2017年。然后他們調(diào)用了2006年至2011年期間的VLBA觀測數(shù)據(jù)，并在2020年進(jìn)行了新的VLBA觀測。把所有這些拍在一起，你就得到了一個關(guān)于GJ896AB隨時間變化的令人敬畏的測量結(jié)果，它可以被組合成類似于這個恒星系統(tǒng)外觀的定格構(gòu)思的東西。
來自馬克斯-普朗克射電天文研究所的Gisela Ortiz-León和這項(xiàng)研究的作者稱：“這顆行星圍繞主星移動的方向跟副星圍繞主星的方向相反。這是第一次在一個跟緊湊雙星系統(tǒng)相關(guān)的行星中觀察到這種動態(tài)結(jié)構(gòu) ，該系統(tǒng)可能是在同一個原行星盤中形成的。”
國家射電天文臺的Amy Mioduszewski和該論文的作者表示：“我們可以用計劃中的下一代VLA做更多這樣的工作。有了它，我們也許能夠找到像地球一樣小的行星。”
相關(guān)：天文學(xué)家首次制出雙星-行星系統(tǒng)的完整3D視圖
據(jù)cnBeta：天文學(xué)家通過精確追蹤一顆恒星在空間運(yùn)動中微小、幾乎難以察覺的擺動發(fā)現(xiàn)了一顆圍繞附近恒星運(yùn)行的類似木星的行星，這顆恒星是一對雙星中的一顆。他們的工作有史以來第一次確定了一對雙星的軌道的完整的三維結(jié)構(gòu)，及圍繞其中之一的行星的軌道。
天文學(xué)家們稱這一成就可以為行星的形成過程提供寶貴的新見解。這一突破則是利用美國國家科學(xué)基金會的甚長基線陣列(VLBA)獲得。
盡管到目前為止已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了5000多顆太陽系外行星，但只有三顆是利用一種叫做天體測量的技術(shù)發(fā)現(xiàn)，而這一發(fā)現(xiàn)就是利用這種技術(shù)產(chǎn)生的。墨西哥國立自治大學(xué)(UNAM)的Salvador Curiel表示，然而確定包括一顆行星的雙星系統(tǒng)的3-D結(jié)構(gòu)的壯舉是其他系外行星發(fā)現(xiàn)方法無法實(shí)現(xiàn)的，"
“由于大多數(shù)恒星都是雙星或多星系統(tǒng)，能了解像這樣的系統(tǒng)將有助于我們了解一般的行星形成，”Curiel說道。
這兩顆恒星一起被稱為GJ 896AB，距離地球約20光年。按照天文標(biāo)準(zhǔn) ，這使它們成為我們的近鄰。它們是紅矮星，是我們銀河系中最常見的恒星類型。行星繞著的較大的那顆星的質(zhì)量約為太陽的44%，而較小的那顆星的質(zhì)量約為太陽的17% 。它們之間的距離約是海王星跟太陽的距離，每229年相互繞行一次。
為了研究GJ 896AB ，天文學(xué)家將1941年至2017年對該系統(tǒng)進(jìn)行的光學(xué)觀測數(shù)據(jù)跟2006年至2011年的VLBA觀測數(shù)據(jù)結(jié)合起來。他們還在2020年進(jìn)行了新的VLBA觀測。大陸范圍內(nèi)的VLBA的超清晰分辨率以其奇妙的能力看到細(xì)微的細(xì)節(jié)產(chǎn)生了對恒星位置的極其精確的測量。天文學(xué)家通過對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行的廣泛分析揭示了恒星的軌道運(yùn)動及它們在空間的共同運(yùn)動。
這顆行星的存在則是通過對這顆較大的恒星的運(yùn)動進(jìn)行詳細(xì)追蹤而發(fā)現(xiàn)的，該運(yùn)動顯示出輕微的擺動。行星對恒星的引力作用導(dǎo)致了晃動。恒星和行星在它們之間的軌道上有一個叫做 “重心”的位置，它代表了它們共同的質(zhì)心。當(dāng)這個位置離恒星足夠遠(yuǎn)時，恒星圍繞它的運(yùn)動就可以被探測到。
根據(jù)天文學(xué)家的計算，這顆行星的質(zhì)量約是木星的兩倍，每284天繞著恒星運(yùn)行一次。它跟恒星的距離略小于金星跟太陽的距離。這顆行星的軌道跟這兩顆恒星的軌道傾斜了約148度。
來自墨西哥國立自治大學(xué)和馬克斯-普朗克射電天文研究所的Gisela Ortiz-León表示：“這意味著該行星圍繞主星的運(yùn)動方向跟副星圍繞主星的運(yùn)動方向相反。”另外，她還補(bǔ)充稱：“這是第一次在一個跟緊湊雙星系統(tǒng)相關(guān)的行星中觀察到這種動態(tài)結(jié)構(gòu)，該系統(tǒng)可能是在同一個原行星盤中形成的。”
“對這一系統(tǒng)和類似系統(tǒng)的額外詳細(xì)研究可以幫助我們獲得對行星如何在雙星系統(tǒng)中形成的重要見解，”墨西哥國立自治大學(xué)的Joel Sanchez-Bermudez說道，“對于形成機(jī)制有不同的理論，而更多的數(shù)據(jù)可能表明哪種理論是最有可能的。”另外，他還補(bǔ)充稱：“特別是目前的模型表明，這么大的行星作為這么小的恒星的伴侶是非常不可能的，所以也許這些模型需要調(diào)整。”
天文學(xué)家們表示，這種天體測量技術(shù)將成為描述更多行星系統(tǒng)特征的寶貴工具。國家射電天文臺的Amy Mioduszewski表示：“我們可以用計劃中的下一代VLA(ngVLA)做更多這樣的工作。有了它，我們也許能夠找到像地球一樣小的行星。”
天文學(xué)家們于當(dāng)?shù)貢r間9月1日在《Astronomical Journal》上發(fā)表了他們的研究論文。

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