大事件,引力微透鏡法發現超級地球

2020-11-29 天文在線

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繁星璀璨,存在許多類地行星,可要找到它們卻不是一件易事。迄今為止,在距地球幾千光年範圍內發現的4000多顆系外行星中,僅有三分之一是類地行星。

圖源:miui

因此,每一次發現新的類地行星都讓人興奮,這次新發現的行星尤甚。

這顆行星屬於系外類地行星的一個小分類,其恆星運行距離與地球相似,距離我們大約24,722.65光年,這可能是迄今為止發現的最遙遠的銀河系系外行星。

它是如此的遙遠,甚至還靠近著銀河系核球(指銀河系中央的橢球狀的核),那裡是銀河系恆星密度最大的區域。

儘管技術進步使我們能夠更好地觀測宇宙,卻仍然很難發現類地行星。因為類地行星本身不會發光,而他們所反射的微小的光也容易被其宿主恆星所掩蓋。

已知的大多數系外行星是由兩種方法觀測到:一種是凌日法(系外行星偵測法之一),如果一顆行星從母恆星盤面的前方橫越時,將可以觀察到恆星的視覺亮度會略微下降一些;一種是擺動法,可以檢測出系外恆星的引力作用下恆星的微小晃動。

但基於廣義相對論的假設,還有第三種方法:引力微透鏡法。假設我們在一定距離觀察兩顆緊挨著的恆星,後面一點的星體(光源)發出的光線在經過前方星體(透鏡)時會由於其引力作用發生彎曲,這種扭曲會增加亮度。

引力透鏡放大亮度示意圖,圖源:wiki百科

兩顆星之間存在引力微透鏡很常見,因此,在茫茫宇宙中,系外行星光線的觀測(比如行星特點)會受到很多影響。

然後,天文學家可以通過分析光的曲率來推測該系統的範圍,紐西蘭坎特伯雷大學學院的天文學家安東尼奧·埃雷拉·馬丁(Antonio Herrera Martin)解釋說:「這種觀測很少,因為觀測主恆星的放大率需要五天左右,然而行星的扭曲卻只能在五小時內捕捉。」

「在證實這確實是由不同於恆星的其他物體引起而非儀器誤差之後,我們開始研究這一恆星-行星系統的特點。」

這次的引力微透鏡實驗(稱為OGLE-2018-BLG-0677-)是通過光學引力透鏡實驗(Optical Gravitational Lensing Experiment,OGLE)的預警系統和韓國微感望遠鏡網絡(Korea Microlensing Telescope Network,KMTNet)共同發現的。這些實驗通常每年檢測大約3000個引力微透鏡鏡事件,其中大多數都是恆星。

「赫雷拉·馬丁博士(Dr Herrera Martin)首先注意到該事件的光輸出具有不尋常的形狀,在經過幾個月的計算分析之後,他得出結論:事件發生是由於一顆恆星的低質量行星。」 Canterbury大學的天文學家Michael Albrow說。

OGLE與KMTNeT都為這次發現做出了貢獻。

他們發現這顆系外行星是一個超級地球,其質量約是地球的3.96倍,這是利用引力微透鏡發現的質量最小的行星之一。

其恆星的軌道非常小,僅是太陽質量的0.21倍,因此研究人員無法確定它到底是紅矮星還是低質量恆星。此外,它與主恆星的距離只有0.63-0.72個天文單位——近乎太陽與金星的距離。由於恆星很小,所以這一超級地球的運行也很緩慢,周期約為617天。

銀河系全景圖,圖源:知乎

我們不知道這顆行星在將來是否能夠成為人類棲息地:首先,我們不知道其恆星的性質,比如說恆星的溫度、活動率等對宜居性有著重要影響的因素;此外,這個行星太遙遠,我們沒有足夠靈敏的儀器去研究其光譜,從而確定其是否有大氣層。

關於宇宙生命的最大問題是:多久才有機會產生生命。但生命可能在和地球類似的巖石行星上出現,因此我們發現越多的系外行星,我們就能更好地了解生命產生的條件。

這項研究證明了引力微透鏡法在發現遙遠、低質量系外行星中的奇效,多麼令人驚嘆。

作者: sciencealert

FY: 牧小晨

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