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太阳系外发现三颗新行星和一个神秘天体

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26 October 2011
The Hobby-Eberly Telescope at night. Credit: Marty Harris/McDonald Obs./UT-Austin

宾州州立大学天文学领域的埃文·普名誉教授亚历山大·沃尔兹刚用霍比·艾伯利望远镜发现了三个各自环绕着不同濒死红巨星的行星。霍比·艾伯利望远镜是世界上最大的望远镜之一,宾州州立大学是这个望远镜设计、组装和运转的主要参与者。1992年,沃尔兹刚成为发现我们太阳系外行星的首位科学家。
图片许可: Marty Harris/McDonald Obs./UT-Austin

Note: The English-language version of this press release is available here.

原文发表于2011年10月26日

宾州州立大学带头的国际研究小组发现了三颗新行星。这三颗行星各自环绕着一个巨型濒死的恒星。天文学家们用霍比·艾伯利望远镜(Hobby - Eberly Telescope)观察到了这些行星的母星,它们分别是:HD240237、BD+48738和HD96127。这些恒星距离太阳系有几十光年远。研究小组带头人亚历山大·沃尔兹刚(Alex Wolszczan)告诉我们,其中一个濒死的巨型恒星还有另一个神秘的物体环绕着。这位宾州州立大学天文学领域的埃文·普(Evan Pugh)名誉教授是在1992年首次发现太阳系外行星的天文学家。这次的研究旨在弄清楚濒死恒星周围行星的演变过程,同时有助于了解内部金属成分会对濒死恒星造成什么样的影响。这项研究发表在12月的天体物理学报(Astrophysical Journal)上。这篇研究论文的第一作者是宾州州立大学天文系的研究生萨拉·盖特尔(Sara Gettel),余下三个合作者都是波兰的研究生。

这三个新发现的行星系统都比太阳系演化得更进一步。 “这三个恒星都正在膨胀并且已经演变成红巨星了,很快就会把周围较近的行星吞噬掉”沃尔兹刚说,“虽然我们可以期待太阳的命运也会差不多,最终变成红巨星并吞噬地球,但是五十亿年内我们都不用担心。”他还说其中一个巨型濒死恒星BD+48738,不仅有一个巨大的类似木星的行星环绕,还有另一个神秘的天体环绕。考察组说,这个天体可能是一个行星、小质量恒星,也许更有趣会是一个褐矮星。褐矮星类似于恒星,但质量介于巨型行星和最小的恒星之间。“我们会继续观察这个奇特的天体,希望在未来的几年内能揭示它的身份”沃尔兹刚说。

这三个濒死的行星和环绕的行星对研究小组很有意义,它们也许能揭开一些未解之谜,比如濒死恒星的金属丰度如何影响它们的行为。“首先,我们知道的巨型恒星如HD240237、BD+48738和HD96127都很嘈杂。它们显得有点抖动,振动比我们年轻的太阳多多了。这些噪音影响了我们的观测过程,让我们找到周围的环绕行星有点困难”沃尔兹刚说,“不过,我们坚持了下来并在最后找出了环绕这几个巨型恒星的行星。”

当沃尔兹刚的小组确认有行星环绕HD240237、BH+48738和HD96127,他们测量了每颗恒星的内部金属含量并发现了一些有趣的关系。“我们发现恒星的金属丰度和它们的抖动程度成负相关。恒星的金属含量越少,就越抖动和嘈杂”沃尔兹刚解释,“我们的太阳也轻微的震动,不过它相对较年轻,所以上空的大气层相对较平和。”

沃尔兹刚同时指出,当恒星膨胀成红巨阶段,周围行星的轨道会改变甚至相交。距离较近的行星和卫星最终会被吞噬并吸入濒死恒星中。由此可以推测,HD240237、BD+48738和HD96127可能曾经还有几个行星环绕,但已经被吞噬了。“有意思的是,这些新发现的恒星中没有一个的环绕行星的轨道半径是在0.6个天文单位以内的(一个天文单位是地球到太阳的距离)”沃尔兹刚还说,“0.6这个数字很神奇,它可能预示着所有更近行星的死亡。”

观察濒死恒星、它们的金属构造及它们对周围行星的影响能帮我们破解太阳系自身的命运。“当然,大概五十亿年内我们的太阳会变成一个红巨星并且把周围的行星和行星的卫星都吞噬掉。不过,如果人类在未来十亿甚至三十亿年后还活着的话,我们可以考虑移民到木星的卫星——欧罗巴(木卫二)上,在太阳膨胀前再活几十亿年。”沃尔兹刚还说,“欧罗巴是一个冰封的荒地,现在还不适合人类居住。但随着太阳升温并膨胀,我们的地球会变得过热,同时欧罗巴的冰块也会逐渐融化并在宜居带(Goldilocks Zone)停留几十亿年。那是上面的气候不冷不热,并覆盖着广阔美丽的海洋。”

宾州州立大学的地外行星及宜居世界研究中心在今年的一月举行的研讨会讨论了有关濒死的恒星及其环绕行星的问题。会议在波多黎各举行。会议举行的日子很特别,距沃尔兹刚用直径一千英尺(约305米)的阿雷西沃射电望远镜观察到三颗围绕快速旋转的中子星的行星刚好20年。那是人类首次在太阳系外发现行星。这项研究指出行星的形成可能在宇宙中很普遍而且能在多种类星体周围形成,为人们热切探索行星的时代打开了一扇门。关于这次会议的信息: http://www.mpia-hd.mpg.de/PLANETS2012/index.html

除了沃尔兹刚和芝特尔,研究小组的其他成员有AndrzejNiedzielski、GracjanMaciejewski和三个研究生:Grzegorz Nowak、Monika Adamow、Pawel Zielinski。他们都来自波兰托伦的尼古拉·哥白尼大学。

NASA和波兰科学高等教育部提供了这项研究的经费。

本文作者:卡特里娜·沃斯

联系人:

亚历山大·沃尔兹刚:814-863-1756, alex@astro.psu.edu

芭芭拉·肯尼迪(责任编辑):814-863-4682, science@psu.edu

 

翻译:

李懿昭: 347-721-8748, yql5163@psu.edu

 

原文地址:

http://www.science.psu.edu/news-and-events/2011-news/Wolszczan10-2011

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