新发现的冰冻世界扩大了对类地行星的搜索

首次有证据表明类地行星可以在类似地球的轨道上形成,即使是在双星系统中

这幅艺术家的画作展示了一颗新发现的行星(最右边)绕着一个双星系统的一颗恒星(右边)运行。图片来源:韩国忠北国立大学韩清浩

在距离地球3000光年的双星系统中,一颗新发现的行星首次证明了类地行星可以在与地球类似的轨道中形成,即使是在两颗恒星相距不远的双星系统中。

俄亥俄州哥伦布 - 一个新发现的行星在距离地球3000光年的二元星级系统中,正在扩大天文学家的概念,在地球般的甚至可能的居住行星可以形成,以及如何找到它们。

这颗行星的质量是地球的两倍,它围绕着双星系统中的一颗恒星运行,其距离与地球围绕太阳运行的距离几乎完全相同。然而,由于这颗行星的主星比太阳暗得多,因此它比地球冷得多——实际上比地球冷得多木星木卫二冰冷的卫星。

俄亥俄州立大学的安德鲁·古尔德教授领导的四个国际研究团队,在7月4日刊上发表了他们的遗嘱

该研究提供了第一个证据,即陆地行星可以在类似于地球的轨道中形成的,即使在星星的二进制星系上,星星不相距很远。虽然这个星球本身太冷了,无法居住,但在这样一个二元系统中的阳光像恒星的同一个星球将在所谓的“可居民区” - - 这种情况可能是生命的权利。

“这极大地扩大了未来潜在的地点,”俄亥俄州国天文教授斯科特高迪说。“星系中的一半星星在二元系统中。我们不知道是否在地球上的地球状行星甚至可以在这些系统中形成。“

很少情况下,一颗恒星的引力会将来自更远恒星的光聚焦,并像透镜一样放大。更罕见的是,行星的特征出现在放大的光信号中。天文学家用来寻找这类行星的技术被称为引力微透镜,当只有一颗恒星及其行星充当透镜时,对这些事件的计算机建模已经足够复杂了,更不用说两颗恒星了。

当天文学家们成功地探测到这颗新行星时,他们能够证明它产生了两种不同的特征——一种是他们通常用来探测行星的主要特征,另一种是先前仅被假设存在的次要特征。在双星系统中寻找行星对大多数技术来说都是棘手的,因为第二颗恒星发出的光使数据的解释变得复杂。“但在引力微透镜中,”古尔德解释说,“我们甚至不会观察来自恒星-行星系统的光。我们只是观察它的引力如何影响来自一个更遥远的、不相关的恒星的光。这为我们寻找双星系统中的行星提供了一种新工具。”

第一个是光的简短调光,因为行星的重力破坏了源星的一个放大的图像。但第二次效果是光信号的总体变形。

“即使我们还没有看到行星的初始签名,我们仍然可以单独检测到它,”指向光信号的曲线图。“效果不明显。你无法通过眼睛看到它,但信号在计算机建模中是难以理解的。“

高迪解释了其中的含义。

他说:“现在我们知道,通过引力微透镜,实际上有可能推断出行星的存在,并知道它的质量和它与恒星的距离,而不需要直接探测行星造成的变暗。”“我们认为我们原则上可以这样做,但现在我们有了经验证据,我们可以用这种方法在未来寻找行星。”

他承认,这些扭曲的性质仍然有点神秘。

“我们对它的工作原理并没有直观的理解。我们有一些想法,但在这一点上,我认为可以说这是我们理论工作的前沿。”

这颗行星被命名为“OGLE-2013- blg - 0341lbb”,它在追踪OGLE(光学引力透镜实验)望远镜于2013年4月11日拍摄到的亮度数据时首次以“倾斜”的形式出现。这颗行星短暂地打乱了由它环绕的恒星形成的一张图像,因为该系统在距离两万光年的人马座中一颗遥远得多的恒星前交叉。

“在下降之前,这只是另一个微透镜事件,”古尔德说。它是OGLE每年发现的大约2000颗恒星之一,它的新大画幅相机每晚多次监控1亿颗恒星,寻找类似的事件。

“确实是新的OGLE-IV调查使这一发现成为可能,”他补充说。“他们测量了六次,最终确定了答案。“From the form of the dip, whose “wings” were traced out in MOA (Microlensing Observations in Astrophysics) data, they could see that the source was headed directly toward the central star.

然后,在两周的时间里,天文学家通过智利、新西兰、以色列和澳大利亚的望远镜观察到被放大的光继续发光。这些团队包括OGLE, MOA, MicroFUN(微透镜跟踪网络)和Wise天文台。

即便如此,他们仍然不知道这个星球的主人明星有另一个伴侣 - 第二星锁在轨道上。但是因为他们已经密切关注了信号,天文学家注意到当二元伴侣出乎意料地引起巨大的光爆发时称为腐蚀性的过度。

当他们意识到镜头不是一颗恒星,而是两颗时,他们已经捕获了大量数据,并有了一个惊人的发现:扭曲。

在所有行星的迹象都消失了几个星期之后,双透镜焦散交叉点发出的光变得扭曲,仿佛有一种原始行星信号的回声。

韩国忠北国立大学的韩cheongho教授进行了密集的计算机分析,揭示了这一扭曲包含了有关这颗行星的信息——它的质量、与恒星的距离和方向——这些信息与天文学家在直接观测行星倾角时所看到的完全吻合。因此,同样的信息可以从失真中捕捉到。

本详细的分析表明,该地球是地球质量的两倍,并且其轨道从地球距离,大约9000万英里。但它的明星比我们的阳光调光400倍,所以这个星球非常寒冷 - 左右60个开尔文(-352度华氏温度或-213摄氏),这使得它比木星的卫星欧罗巴稍冷。恒星系统中第二颗恒星离第一颗恒星的距离是土星来自太阳。但这个双星伴星也非常暗淡。

尽管如此,天文学家说,由这样的暗淡恒星组成的双星系统是我们银河系中最常见的恒星系统。因此,这一发现表明,可能还有更多的类地行星存在——其中一些可能更温暖,可能孕育着生命。

在具有相似分离度的双星系统中还发现了另外三颗行星,只不过使用了不同的技术。这是第一个在类似地球的轨道上运行的接近地球大小的行星,它是通过引力微透镜在双星系统中的发现纯属偶然。

“通常情况下,一旦我们看到有一个双星,我们就会停止观察。我们之所以对这颗双星进行如此密集的观测,是因为我们已经知道那里有一颗行星。”“未来我们将改变我们的战略。”

特别是,古尔德指出业余天文学家的工作和频繁的合作者的伊恩•普罗特帕默斯顿北部,新西兰,看云的差距4月24日晚得到前几跳的关键测量光信号的显示,地球是在一个双星系统。另外六名来自新西兰和澳大利亚的业余选手也做出了贡献。

其他项目合作者来自俄亥俄州,华沙大学天文台,来自韩国忠北国立大学,哈佛-史密森天体物理学中心的剑桥大学,康赛普西翁(智利大学奥克兰天文台,奥克兰理工大学的,坎特伯雷大学、德州农工大学,韩国天文学和空间科学研究所,日地环境实验室,圣母大学、梅西大学,奥克兰大学日本国家天文台、大阪大学、长野国立工学院、东京都市航空学院、维多利亚大学、约翰山大学天文台、京都产业大学、特拉维夫大学、英属哥伦比亚大学。

资金来自国家科学基金会,美国宇航局(including a NASA Sagan Fellowship), European Research Council, Polish Ministry of Science and Higher Education , National Research Foundation of Korea , U.S.-Israel Binational Science Foundation , Japan Society for the Promotion of Science , Marsden Fund from the Royal Society of New Zealand and the Israeli Centers of Research Excellence.

出版:A. Gould,等,“一个〜1-Au轨道的陆地行星围绕一个~15-au二进制的一个成员,”2014年7月4日:卷。345号。6192 pp 46-49;DOI:10.1126 / Science.1251527

研究的PDF副本:一颗在~ 1au轨道上围绕~ 15au双星中的一颗的类地行星

图片来源:韩国忠北国立大学韩清浩

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