巨蟹座出現6億年前的「鬼宿星團」 距離地球約550光年

2020-11-23 cnBeta

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美國天文學家首次在一個擁擠的恆星團中發現一顆行星系統,而這個類似太陽的恆星團附近演化出了數顆行星。美國國家航空航天局太陽系起源項目研究的天體物理學專家馬裡奧·佩雷斯(Mario Perez)在一份聲明中提到:我們的星系中包含有1000多個疏散星團,這裡的空間物理環境可能為巨型氣態行星提供了潛在的生存之處。

科學家將兩顆新發現熱木行星稱為Pr0201b和Pr0211b,圍繞著不同的類太陽恆星運行,而它們卻都位於一個酷似蜂巢的恆星集群中,之所以稱其為「蜂巢」,是因為其外觀類似蜂巢,該星團還有一個名稱,即「鬼宿星團」(M44),這是一個位於巨蟹座的疏散星團。

新發現的系外行星都是類似木星這樣的巨型氣態行星,不適合人類居住,但是它們的存在卻鼓勵了那些尋找地外生命的科學家們,使他們了解到行星的形成範圍相當廣泛,可以出現在如此密集的恆星團中。通過類似的觀測,我們可以在臨近星系中發現更多出於多樣化以及極端空間環境下存在的行星世界。

該恆星團擁有大約1000顆恆星,並圍繞著一個引力中心旋轉。如果在這樣的行星世界上看星空,那麼將是一個令人眼花繚亂的景象,比地球上的夜空要絢麗多彩。這兩顆熱木行星的軌道都非常靠近恆星,Pr0201b只需要4.4天就能完成一次公轉,而Pr0211b的公轉周期只需要2.1天。「鬼宿星團」距離地球大約550光年,其中擁有大約1000顆左右的恆星,這些恆星被認為同時形成於相同的大型空間氣體塵埃雲中,時間大約為6億年前,研究人員在這片恆星世界中探測到相類似的化學成分。

天文學家此前發現兩顆系外行星圍繞著大質量恆星集群,但並沒有在恆星團中類似太陽的恆星周圍發現行星。根據美國喬治亞州立大學天文學研究生、本項研究論文的作者薩姆·奎因(Sam Quinn)介紹:「這個新發現對『行星獵人』而言是一個大困惑,我們知道大多數恆星形成於類似獵戶星雲這樣的空間環境中,除非如此密集的恆星集群存在抑制行星形成的機制。在此之前研究人員認為在疏散星團中類似太陽的恆星周圍應該存在行星世界,現在我們終於知道確實是這樣的。」

薩姆·奎因和他的同事們通過使用位於美國亞利桑那州霍普金斯山的史密森天體物理中心弗雷德·勞倫斯·惠普爾天文臺多鏡面望遠鏡觀測到由於兩個巨大的氣態行星引力擾動而引起的恆星輕微擺動,這一發現使得天文學家們對熱木行星如何誕生、並在如此近的軌道上存在感興趣,因為大多數的理論認為內側軌道形成的巨型氣態行星會隨著時間的推移外側軌道。

美國宇航局太陽系起源探索計劃首席研究員拉塞爾·懷特(Russel White)認為「鬼宿星團相對年輕的年齡使得這些新發現的熱木行星被列為較為年輕的系外行星行列中,但有一點很重要,即巨型氣體行星的軌道是如何向內側遷移,對該問題的解析首先應該了解軌道遷移效應發生的時間過程。」

此外,Pr0201b和Pr0211b熱木行星的發現也在一定程度上證實了富含金屬等重元素的恆星更容易形成行星,科學家探測到在鬼宿星團中的金屬元素含量比我們的太陽系要豐富。本項研究成果刊登在最新的《天體物理學快報》期刊上。

1、木星的幽靈

美國航太總署星系進化探測器拍攝到NGC 3242行星狀星雲附近的這幅紫外線圖像,該圖像被稱為木星的幽靈(其中心位置有藍色和白色區域),它距離地球1400光年,位於長蛇星座。當類似太陽的恆星耗完燃料之後,它們將演變成紅巨星,該行星狀星雲中其他一些膨脹的恆星拋棄它們的外層氣體,最終暴露出由碳和氧氣構成的濃密內核,它們叫做白矮星。白矮星所釋放的紫外線照亮了周圍的氣體,形成行星星雲。雖然類似太陽的恆星已存在了數十億年,但行星狀星雲僅能存在1萬年左右。

2、三角星系

如圖所示,這是斯皮策太空望遠鏡拍攝到M33星系的紅外線圖像——有機分子混合著發綠光的灰塵雲,這個星系也被稱為三角星系,距離地球290萬光年。這個螺旋狀星系是銀河系本星系群的成員之一。在圖像中,恆星形成的區域呈現出桔紅色,從巨大恆星或超新星向外釋放的宇宙風中可能攜帶著冷物體,當斯皮策太空望遠鏡以星系邊緣進行探測時可觀測到紅外光線。

3、宇宙之手

超大品質恆星的超濃密殘骸點亮了周圍的氣體和灰塵,從而形成了一個宇宙之手的形狀。如圖所示,宇宙之手明亮藍色的底部是一顆叫做B1509的脈衝星,脈衝星非常密集,使得其內部的電子和質子結合在一起形成中子。這顆脈衝星每秒旋轉7次,經測量其直徑僅有19公裡。其表面存在一個磁場,強度是地球磁場的15兆倍,該磁場驅動一股電子和帶電原子組成的宇宙風照亮向北延伸的像手指一樣的結構。

B1509脈衝星將延伸抵達叫做RCW 89的氣體雲,在這個區域宇宙風點亮了氣體節狀結構,使它們在X射線範圍下發出明亮光(圖像右上端的可見橙色和紅色部分)。該氣體雲呈現出圓形圖案,這暗示著這顆脈衝星像一個抽陀螺一樣處於旋動狀態。它距離地球1.7萬光年,估計它已存在大約1700年。這張宇宙之手圖像是由錢德拉X射線望遠鏡拍攝的。

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