为内部行星系统分配开发的模型可能有助于解开宇宙神秘

多过渡行星系统

艺术家概念描绘了多过渡行星系统,这是一个以上的星球。行星从观察者的有利位置蚀地或过境他们的主人星。这个角度称为边缘。信用:美国宇航局

统计模型可能有助于解开明显单行星系统和援助的谜团外产从事的任务。

来自十多年前发射的开普勒太空望远镜的数据,仍然在帮助天文学家研究太阳系以外的行星——系外行星——并解开行星系统的奥秘。起初,天文学家对开普勒发现如此多的系外行星感到惊讶,其中包括数百个由多颗行星围绕其主星运行的行星系。当天文学家开发模型来解释如此丰富的内系外行星时,他们遇到了一个新的谜团:“为什么开普勒只发现了围绕这么多恒星的一颗行星,而不是有多个行星的行星系?”

在最近发表的一项研究中天文杂志这个天文学家团队为行星系统的数量建立了一个模型,可以解释这两个令人惊讶的现象。这项新研究结合了行星轨道的物理原理和一个统计模型来做出预测,这可能有助于指导天文学家寻找更多的系外行星。

“开普勒使命提供了这种丰富和复杂的数据集,即一个必须结合对天体物理学和现代统计方法的详细了解,以适当地解释数据。特派团正式结束后的年份,我们刚刚开始了解它所揭示的所有类型的行星系统的所有类型。“埃德·科学福特(Eric Sc​​ience)埃斯科福特教授,在宾夕法尼亚州的外产和居住世界中心主任,在计算数据科学研究所(ICDS)中居所。

据天文学和天体物理学专业的博士生马蒂亚斯·贺(Matthias He)称,在首次开普勒任务期间,望远镜仔细收集了大量数据,在三年多的时间里,以每小时两次的速度测量来自16万多颗恒星的光量,并识别由于行星经过其主星前而产生的波动。

他说:“我们发现行星的方法之一是在这些恒星的光曲线中寻找这些周期性的下降,这表明有一颗行星围绕着它运行,每当它经过时,会挡住一些恒星的光。”“如果系统中有不止一颗行星,如果它们都在恒星前面经过,那么你会看到不同频率的多个不同的下降,所以你可以从数据中知道它们是多行星系统。”

天文学家先前分析了开普勒对这一宇宙光秀细致调查的数据,并发现了大多数恒星拥有多个亚星系的证据海王星- 非常靠近他们的明星的行星。然而,当天文学家计算的次数只能检测到一个行星之一时,它们显着低估了开普勒检测到单个行星的恒星的数量。根据他,这被称为开普勒二分法。为了解释这种现象,一些天文学家们提出了许多恒星可能只有一个靠近他们的明星的单个星球。其他研究提出了具有不同形成历史的两种不同类型的行星系统。

然而,研究人员的新模型表明,多行星系统轨道结构中更复杂的关联可以更好地解释开普勒数据。这个统计模型的灵感来自于行星系统如何演化,以及什么样的轨道组合可能在数十亿年里保持稳定。

“发现开普勒数据的初步研究是,可能有一个单行星系统群体,这些系统构成了系统的大块 - 或者它们仍然可以有多个行星,而是具有高度倾斜的轨道,所以只看到一个星球“他说。“我们的研究表明是什么,如果相互倾斜度与同一系统中的行星数相关联,则可以具有可以解释单个系统和多系统数量的行星系统的单个分布。更具体地,我们发现具有更多行星的系统倾向于更加平面,或位于同一平面上,而不是行星较少的系统。“

作为一个例子,他补充说,我们的太阳系 - 一个多行星系统 - 在几乎彼此的几度内轨道几乎轨道轨道上有许多行星。

新地球吗?

“如果我们假设行星的真正分配的模型可能是什么,那么我们可以模拟开普勒会检测到什么,然后我们可以将我们的模拟与实际数据进行比较,”他说,他的特殊焦点正在开发描述行星分布的统计模型。

他补充说,使用这些模型来搜索我们自己之外的行星系统中的新行星有点像在大海捞针的巨大领域中找到额外针的微弱闪光,如果你知道每次大海捞针有多少,而且它们相似。行星分布的统计模型可以帮助他们的同事策略如何进行将来的行星搜索寻找更多的外星网并测试行星系统内的附加行星的分布模型。

未来的工作

虽然开普勒提供了天文学家,以测量附近的星星周围的地球大小行星频率的数据,其中大部分行星系统都距离他们很难详细学习。宾夕法尼克州最近建造了两种精密光谱仪,将用于使用互补方法搜索附近星星周围的岩石行星,该方法通过检测行星的重力引起恒星略微摆动。该团队计划在观察有一个过渡星球的星星时,对径向速度调查的额外行星可能找到什么可以找到预测。通过将这些预测与实际测量数据进行比较,他们可以测试其模型并改善行星形成模型。

“Because we have a sense of the distribution of these systems, including the ones that don’t transit, we can take our models and better predict what types of planetary systems are out there, including the ones that could be detectable by radial velocity surveys,” said He.

为了建立这个模型,研究人员使用了由美国宇航局开普勒任务。为了做到这一点,研究人员依赖于ICDS的超级计算机Roar的计算能力。

参考文献:“系外行星系统体系结构。”3“amd稳定行星系统的偏心和相互倾斜分布”,作者:Matthias Y. He, Eric B. Ford, Darin Ragozzine和Daniel Carrera, 2020年11月23日,天文杂志
DOI:10.3847 / 1538-3881 / ABBA18

宾夕法尼亚州立大学埃伯利科学学院天文学前助理研究教授Daniel Carrera和杨百翰大学物理学和天文学助理教授Darin Ragozzine也与Ford和He合作。

美国宇航局和加拿大的自然科学和工程研究委员会(NSERC)也支持这项工作。

1条评论关于“为内部行星系统分配开发的模型可能有助于解开宇宙神秘”

  1. ......我的猜测是,所有元素都分布在一个旋转盘中,并且质量和力很重要,然后是表格......

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