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美自动望远镜发现54光年外近距离系外行星

2017/4/27 22:40:19 | 未解之谜网 | 热度:221 °

  艺术示意图:从近距离恒星HD 7924与围绕它运行的系外行星系统眺望太阳系方向,从这里可以可以看到太阳是一颗相当明亮的恒星。由于恒星HD 7924出位于北方天空,因此一名站在HD 7924周围行星上的观测者会看到南天的一些天体,如南十字星和大小麦哲伦星云都位于非常靠近太阳的位置上

  据物理学家组织网站报道,一个天文学家小组近期利用设在美国夏威夷,加利福尼亚和亚利桑那州的大型地基望远镜发现了一个围绕一颗近邻恒星运行的行星系统,其距离地球仅有54光年左右。该行星系统包含有3颗行星,围绕中央恒星运行的距离比水星围绕太阳运行的轨道距离更近,公转周期分别为5天,15天和24天。

  这个天文学家团队由来自美国夏威夷大学,加州大学伯克利分校,加州大学天文台以及田纳西州立大学等单位,他们借助的观测工具包括设在加州境内利克天文台的“自动行星发现者”望远镜(APF)、设在夏威夷莫纳克亚顶的凯克望远镜以及设在亚利桑那州境内费尔本天文台(Fairborn Observatory)的“自动测光望远镜”(APT)。

  此次发现的行星系统围绕一颗编号为HD 7924的恒星运行。行星系统在运行时会对其绕转的恒星施加引力影响,导致后者发生轻微“晃动”(wobble),通过对这种轻微“晃动”效应的观测,可以反推出行星系统的存在。经过多年努力,“自动行星发现者”望远镜和凯克望远镜对该恒星的多普勒效应进行精密测量,并最终成功计算出这些行星的轨道参数。利用多普勒效应原理观测恒星“晃动”效应,以此探测系外行星存在的技术在过去的多年中已经帮助发现了很多距离较近且质量较大的系外行星目标,这种方法也被称作“径向速度法”。而在APF和凯克望远镜观测的基础上,“自动测光望远镜”(APT)对目标恒星进行了精确的光度测量,从而验证了行星系统的存在。

  全新的“自动行星发现者”望远镜(APF)为研究人员提供了有力工具,大大提升了对系外行星进行搜寻的速度和效率。之所以可以更快速地发现系外行星并确定其轨道,是因为该设备是专门设计用于在每一个晴朗的夜晚自动进行行星搜寻的自动化系统。经过专门设计的计算机程序会引导天文台彻夜自动运行而无需人工干预。所有这些都是加州大学的研究人员和研究生们多年来辛勤工作的成果。

  美国夏威夷大学的研究生富尔顿(BJ Fulton)表示:“我们一开始是像使用普通望远镜那样使用APF,彻夜在天文台对恒星挨个进行观察,从事搜寻系外行星的工作。然而在经过数月的缺觉和精疲力竭之后,我们发现让计算机来代劳似乎是个很吸引人的主意。于是我们撰写了相关代码,让计算机自动程序来取代我们的工作。”

  2009年,夏威夷的凯克天文台利用设在其10米口径凯克-I望远镜上的HIRES设备发现了围绕HD 7924恒星最内侧运行的一颗行星。此前,该同样的设备组合还曾经帮助夏威夷大学的天文学家安德鲁·霍华德(Andrew Howard)以及加州大学伯克利分校教授杰弗里·马西(Geoffrey Marcy)发现了不少的“超级地球”(super-Earth)。所谓超级地球就是指那些大小远超过地球,但要小于天王星和海王星级别的系外行星。在已发现的系外行星中,“超级地球”属于较小的那一类,其他已发现的系外行星很多都比木星更大巨大。随后,研究组又花费了超过5年的时间,才最终发现并且确认了围绕HD 7924恒星运行的另外两颗行星。

  美国宇航局此前发射的开普勒空间望远镜已经发现了数千颗系外行星,并证明了行星在银河系中是一种普遍的存在。然而几乎所有已发现的系外行星距离地球都相当遥远。大多数距离我们较近的恒星都没有开展过针对“超级地球”一类小型系外行星的全面搜寻工作。而它们正是开普勒望远镜取得的发现成果之中非常普遍的一类系外行星。

  这项发现预示了天文学家们在未来数年内对近距离恒星开展观测时可能将会发现的系外行星类型。加州大学伯克利分校研究生劳伦·维斯(Lauren Weiss)表示:“这三颗行星与我们太阳系中的行星完全不同,它们的质量大约是地球的7~8倍,并且与恒星之间的距离非常近。”

  夏威夷大学的天文学家安德鲁·霍华德则表示:“这类工作上实现自动化是该领域的一项革命。这几乎就像是拥有了一辆能够自己出门,然后自动买回来几颗行星的无人驾驶汽车!”

  APF、APT以及凯克天文台进行的观测帮助确认了这项发现,并排除了所有其他的可能解释。夏威夷大学的研究生伊凡·斯努科夫(Evan Sinukoff)直接参与了这项研究工作,他表示:“恒星黑子,也就是发生在其他恒星表面的类似太阳黑子的现象有时候会产生类似小型系外行星的观测特征。然而多年来积累的观测数据让我们能够将这类恒星黑子信号与真正的系外行星信号进行区分。”

  此次在恒星HD 7924周围发现行星系统还仅仅是利用这一最新的自动化系统对围绕地球周围近距离恒星运行的系外行星开展系统化搜索的开始。富尔顿将会领导一项持续两年时间,利用APF设备开展的系统搜寻工作,并计划将其作为自己撰写博士毕业论文的工作。他表示:“当这项搜寻工作结束时,我们将获得距离地球10光年范围内的恒星周围小型系外行星的统计数据。”

  自动化望远镜在整个天文学领域仍然属于新鲜事物,而美国夏威夷大学的天文学家们已经取得了两项重大突破。克里斯托弗·巴朗尼克(Christoph Baranec)研制了Robo-AO观测设备,它能利用激光技术排除地球大气扰动干扰并获取天体的高分辨率图像,而另一位天文学家约翰·托里(John Tonry)正致力于一个名为“ATLAS”的项目开发工作,这是一个自动巡天观测台,能够自动搜寻并锁定可能对地球构成威胁的小天体。

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