伊卡洛斯,請讓一讓。新發現了六顆系外行星,它們執行得離宿主恆星非常近,以至於正在實際蒸發——形成一個碎片環。這些行星的發現今天發表在三篇獨立論文發表於《自然-天文學》,是使用一種新的技術識別出來的,該技術首先尋找碎片環。因此,這是一種有效的方法,可以找到長期以來難以探測到的、極近距離繞恆星執行的小行星。此外,後續研究應該能夠讓天文學家探測這些“燒蝕”世界的地質,並更好地理解這些行星是如何形成和演化的——甚至可能揭示我們太陽系內部的奇特之處。
2009年,英國開放大學的天文學家卡羅爾·哈斯韋爾在觀測系外行星Wasp-12b時——這是一個類似木星的世界,它圍繞宿主恆星執行得非常緊密,那裡的一年只有26個小時——她注意到它的母星有些奇怪的地方。它的熱外層大氣,即色球層,似乎缺失了。她隱約覺得,這顆恆星的近距離行星可能是罪魁禍首。當時,天文學家知道這個世界太熱了,以至於它大氣層的外層實際上正在沸騰並逸散到太空。“它們離火太近了,”行星科學研究所的科學家大衛·格林斯彭說[如果他在行星科學研究所,我們可以直接把他描述為“行星科學研究所的科學家”嗎?],他沒有參與這項研究。“這就像你烤棉花糖,但你把它放得離火太近——然後砰!”哈斯韋爾推測,來自行星的氣體尾跡吸收了恆星色球層發出的相同波長的光,使其看起來變暗。
這個想法非常誘人。它暗示天文學家可以搜尋具有相同特徵——“缺失”色球層——的恆星,以鎖定近距離系外行星。此外,如果天文學家使用這項新技術來仔細檢查已經充分調查過的附近恆星,他們很可能只會發現小型行星,因為大型行星已經透過其他方法被發現。這將特別有價值,因為到目前為止,小型系外行星已被證明非常難以找到。因此,哈斯韋爾開始了一項任務。她和她的同事們搜尋了來自2700顆附近類太陽恆星的資料,發現其中39顆似乎缺失了色球層。然後,該團隊使用歐洲南方天文臺位於智利拉西拉天文臺的3.6米望遠鏡上的行星探測儀器進行了更仔細的觀察。
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“我們發現的結果超出了我最瘋狂的夢想,”哈斯韋爾說。她的團隊在他們能夠詳細觀察到的前三顆恆星周圍發現了行星。這些系統非常狂野。恆星DMPP-1擁有多個行星,其中有三顆內部行星——質量是地球的3.5到10倍——以及一顆質量比海王星還重的外部行星。恆星DMPP-2擁有一顆質量約為木星一半的行星,軌道週期為5天;由於DMPP-2的恆星脈動,這個世界一直被忽視。恆星DMPP-3擁有一顆質量約為地球兩倍的小行星,以及一顆在更遠距離軌道上執行的第二顆恆星。所有新發現的行星都比水星繞太陽執行的距離更近得多[太陽和月亮總是小寫,不幸的是],其中許多行星都非常小——與地球這樣的岩石世界相當。“我們認為我們正在識別出一個隱藏的行星群體,”同樣來自開放大學的合著者約翰·巴恩斯說。
格林斯彭稱這項研究“非常巧妙”。他一直認為我們對系外行星知之甚少。“但隨後就出現了這些令人難以置信的聰明技術,人們不斷地設計出來,”他說。“當我讀到它們時,我想‘我真該死,他們找到了做到這一點的方法。’對我來說,這是這個進展中的又一步。”
結果不僅展示了一種新技術,可以使天文學家有效地發現這些行星,而且還指向了許多後續研究,這些研究可能使天文學家能夠極其詳細地瞭解這些世界。為了證實行星的存在,該團隊使用了“徑向速度”法,該方法尋找恆星運動中由伴隨世界的引力牽引引起的擺動。然而,該團隊懷疑,許多這些行星也將透過“凌星”技術被探測到,該技術可以發現當行星從其宿主恆星前方穿過地球視線時引起的微小星光下降。徑向速度測量允許天文學家估計行星的質量,而凌星則允許他們測量世界的大小。當結合使用時,這兩種技術可以揭示每顆行星的密度——這是更好地理解世界組成的關鍵一步。此外,天文學家可以透過研究環繞其宿主恆星的拋棄碎片盤,透過尋找各種化學元素對特定波長星光的吸收,從而更好地掌握燒蝕行星的地質情況。
格林斯彭很高興使用這項技術來更好地理解行星是如何演化的——尤其是在早期階段,那時它們年輕的宿主恆星可能會用強烈的輻射爆發來衝擊它們。“這可能是瞭解那個特定階段的視窗,”他說。以金星為例。一些模型表明,這顆行星可能已經擁有海洋數十億年——這意味著這個現在炎熱且有毒的世界曾經非常像地球並且適宜居住。但是,這些想法的真實性取決於我們年輕太陽的活動。人們認為新生金星是一個“岩漿世界”,它會隨著冷卻變成一個“蒸汽世界”,迅速將其水——以蒸汽的形式——排放到太空中,很像哈斯韋爾團隊發現的小行星。或者,金星可能經歷了一箇中間階段,在這個階段,它的蒸汽凝結並以降雨的形式降落在地表,從而形成了海洋。年輕的金星何時以及如何受到太陽的轟擊,是這兩種截然不同的行星命運之間最可能的仲裁者。因此,透過更好地理解其他系統中的這一過程,我們可能會進一步理解我們自己的太陽系早期發生了什麼。
但在哈斯韋爾和她的同事們計劃進行後續研究之前,他們將繼續仔細研究其他可能存在近距離行星的系統。在僅完全觀察了三個系統的情況下,他們還有36個系統在他們的待辦事項清單上。幸運的是,他們剛剛獲得了明年年初10個夜晚的望遠鏡觀測時間。正如巴恩斯所說,“這是一份很好的聖誕禮物。”
