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來源:NASA/JPL-Caltech
已知唯一的「塔圖因」多行星系統開始變得更加有趣了。
一項新的研究報告稱,在雙星克卜勒-47星系中潛伏著第三個行星,而且它比之前發現的兩個兄弟行星還要大。
聖地牙哥州立大學(SDSU)的天文學家威廉·威爾士(William Welsh)是這項研究的共同作者之一,他在一份聲明中說:「我們當然沒想過它會是恆星系統中最大的行星,這個結果幾乎令人震驚。」
克卜勒-47雙星系統大約有35億年的歷史,距離地球3340光年。它的一顆恆星非常像太陽,但另一顆則小得多,只有我們太陽質量的三分之一。這兩顆恆星每7.45個地球日就會圍繞它們共同的質心公轉一周。
早在2012年,威爾斯大學的天文學家傑羅姆·奧羅斯(Jerome Orosz)和他的同事就宣布發現了圍繞這兩顆恆星旋轉的兩顆行星。這兩個分別名為克卜勒-47b和克卜勒-47c的星球都有兩個太陽,就像盧克·天行者在《星球大戰》宇宙中的母星塔圖因一樣。
研究人員使用美國宇航局的克卜勒太空望遠鏡(Kepler space telescope)得到了這個發現。克卜勒望遠鏡是有史以來最多產的行星獵手,在去年秋天被宣布死亡,它通過「凌日法」發現了許多外星行星(凌日法的原理是尋找行星穿過其主恆星的表面時引起的亮度微小下降)。
奧羅斯也是這項新研究的負責人,他說,就在2012年那篇論文發表之前,研究小組在克卜勒的數據集中發現了第三個過境信號的跡象。六個月之後,克卜勒再次觀測到了另一次凌日現象,因此研究人員得以獲得這顆潛在系外行星的初步軌道。
奧羅斯說:「我們知道了初始軌道之後查看了現有的克卜勒數據,發現了非常微弱的凌日事件,單憑這些微弱的凌日事件,你不會認為它們有多重要,但考慮到它們符合這種初步軌道模式,很明顯它們可能來自同一顆行星。」
這顆行星就是最新公布的克卜勒-47d,它大約是地球的7倍大。這比克卜勒-47b和c要大得多,它們分別是地球的3.1倍和4.7倍。
克卜勒-47b和c分別每49天和303個地球日環繞雙星一周。而克卜勒-47d的軌道周期是187個地球日,這意味著它是處於此前發現的兩顆行星的中間。這很令人驚訝,因為研究小組認為,如果在該星系中發現任何新增行星的話,這個行星都可能位於克卜勒-47c軌道以外才對。
Orosz說,這三個外星世界與我們太陽系中的任何天體都不一樣:它們的密度比土星小得多,而土星是太陽系中最大的膨脹氣態行星。
研究人員說,這種極度膨脹的現象在「灼熱木星」外星世界上很常見,這些系外星球圍繞著它們的主恆星非常緊密地旋轉。但是這對於相對溫和的行星來說是不尋常的,比如克卜勒-47系統的三個行星,克卜勒-47c的平均溫度被認為是零下26華氏度(零下32攝氏度);克卜勒-47d是50華氏度(10攝氏度);克卜勒-47b是336華氏度(150 攝氏度)。
雙星系統通常是非常動態的,隨著時間的推移,行星的軌道會隨著兩顆主恆星的引力而發生改變,克卜勒-47d的發現正是得益於這種改變;隨著時間的推移,這顆行星的軌道平面與克卜勒的視線越來越一致,這增加了凌日信號的強度。
但這種動態變化並不意味著克卜勒-47的三個世界將很快被分散到星際空間的黑暗深處,畢竟,它們已經存在了大約35億年(假設它們都是這個恆星系統的原生行星)。
奧羅斯說:「基於數值模擬,這看起來是一個相當穩定的恆星系統。」
這項新研究在4月16日發表在《天文學》雜誌網絡版上,強化了克卜勒望遠鏡開創性工作帶給我們的兩個重要信息:系外行星的多樣性令人震驚,我們的太陽系也遠非典型。(畢竟,我們銀河系中的大多數恆星都處於雙星系統之中。)
加州大學聖克魯茲分校(University of California, Santa Cruz)的天文學家喬納森·福特尼(Jonathan Fortney)並不是該研究小組的成員,但他在同一份聲明中說,這篇論文還「建立在克卜勒最有趣發現之一的基礎上:密集的低密度行星系統在我們的星系中極為常見。」
福特尼還補充說:「克卜勒-47恆星系統還表明,無論這些行星的形成過程如何——我們的太陽系並沒有得出這樣的結論——對於單星和環雙星行星系統來說,這些過程都是通用的。」
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