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VLBA发现行星围绕一颗小藤井まみ而冷的恒星运行

天文学与空间 2022-02-20 00:01:54

由国家射电天文台 插图显示了恒星围绕其和行星之间的质心的运动如何导致其在空间运动中的“摆动”

VLBA探测到这种微小效应的能力揭示了这颗行星的存在

信用:比尔·萨克斯顿,NRAO/AUI/国家科学基金会 利用美国国家科学基金会全大陆甚长基线阵列(VLBA)的超级竖琴无线电“视野”,天文学家发现了一颗土星大小的行星,它围绕着一颗距离地球35光年的小而冷的恒星运行

这是第一次用射电望远镜发现太阳系外的行星,这项技术要求对恒星在天空中的位置进行极其精确的测量,这也是这项技术和射电望远镜的第二次行星发现

这项技术早已为人所知,但事实证明很难使用

它包括跟踪恒星在空间的实际运动,然后检测由行星引力效应引起的微小“摆动”

恒星和行星围绕一个位置运行,这个位置代表了两者的质心

如果这个被称为重心的位置离恒星中心足够远,以至于可以用望远镜探测到抖动,那么这颗行星就被间接揭示了

这种被称为天体测量技术的技术,被认为特别适用于探测远离恒星轨道上的类木星行星

这是因为当一颗大质量的行星围绕一颗恒星运行时,恒星中产生的摆动随着行星和恒星之间距离的增大而增大,在离恒星给定的距离内,行星越大,产生的摆动就越大

从2018年6月开始,持续了一年半的时间,天文学家追踪了一颗名为TVLM 513-46546的恒星,它是一颗质量不到太阳十分之一的冷矮星

此外,他们还使用了2010年3月至2011年8月间VLBA对这颗恒星的九次观测数据

对这些时期数据的广泛分析揭示了恒星运动中的一个明显的摆动,表明存在一颗质量与土星相当的行星,每221天绕恒星运行一次

这颗行星离恒星比水星离太阳更近

像TVLM 513-46546这样的小而冷的恒星是我们银河系中数量最多的恒星类型,其中许多被发现拥有比地球和火星更小的行星

“像木星和土星这样的巨型行星,预计在像这样的小恒星周围很少出现,天体测量技术最擅长在宽轨道上找到类似木星的行星,所以我们惊讶地发现在相对紧凑的轨道上有一颗质量较低的类似土星的行星

墨西哥国立自治大学的萨尔瓦多·库利艾尔说:“我们希望在更宽的轨道上发现一颗更大的行星,类似于木星。”

“在如此紧凑的轨道上探测这颗亚木星质量的行星伴侣的轨道运动是一个巨大的挑战,”他补充道

已经发现了4200多颗围绕太阳以外的恒星运行的行星,但是围绕TVLM 513-46546的行星仅仅是使用天体测量技术发现的第二颗行星

另一个非常成功的方法,叫做径向速度技术,也依赖于行星对恒星的引力效应

这项技术可以检测到恒星的轻微加速度,无论是朝向还是远离地球,这都是由恒星围绕重心的运动引起的

恒星和行星绕彼此轨道运行的动画

信用:比尔·萨克斯顿,NRAO/AUI/国家科学基金会 德国马克斯·普朗克射电天文学研究所的吉塞拉·奥尔蒂斯-莱昂说:“我们的方法补充了径向速度法,径向速度法对靠近轨道运行的行星更敏感,而我们的方法对远离恒星的大质量行星更敏感。”

“事实上,这些其他技术只发现了几颗行星,其特征如行星质量、轨道大小和宿主恒星质量与我们发现的行星相似

我们相信VLBA,以及一般的天体测量技术,可以揭示更多类似的行星

" 第三种技术被称为凌日法,也非常成功,从地球上看,当一颗行星从它前面经过时,它可以探测到恒星光线的轻微变暗

天体测量方法已经成功地探测到附近的双星系统,早在19世纪就被认为是发现太阳系外行星的一种潜在手段

这些年来,许多这样的发现被宣布,但没能经受住进一步的审查

困难在于,从地球上看,一颗行星产生的恒星抖动非常小,需要非常精确的位置测量

美国国家射电天文台的艾米·米奥杜泽夫斯基说:“VLBA的天线相隔5000英里,为我们提供了这项发现所需的强大分辨率和极高精度。”

“此外,VLBA灵敏度的提高给了我们高质量的数据,这使得我们现在可以进行这项工作,”她补充说

墨西哥瓜达拉哈拉大学的库利艾尔、奥尔蒂斯-莱昂、米奥杜谢夫斯基和罗莎·托瑞斯在《天文学杂志》上报道了他们的发现

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