新奇!这颗巨型系外行星被科学家拍到,其轨道相当诡异

2021-05-14 09:48:27 天文在线

通过“年轻太阳外行星调查”(YSES)项目,天文学家们直接拍摄到了一颗在大到不同寻常的轨道上运行的气态巨行星。它距离其恒星的距离相当于木星距太阳的20倍。

系外巨行星YSES 2b(图中标记为“b”)直接成像图。恒星位于图像中亮点群处的中心,其光芒被遮挡住了。

天文学家之前已经发现了许多颗类似于木星和土星并绕其恒星运行的巨行星。其中一些——被称为“热木星”——并不像我们太阳系中的任何一颗行星,它们的绕行轨道比我们太阳系中的任何行星的轨道都要更靠近其主星。

今年春天(2021年4月),莱顿大学的天文学家宣称发现了一颗相反类型的地外行星,一个被称为YSES 2b的巨大地外世界,它绕行其恒星的轨道比之前发现的典型地外行星的轨道都要远的多。研究人员经过巨大努力拍摄了一张这颗行星的直接成像照片。这颗行星绕其恒星运行的轨道比起木星绕行太阳的轨道竟然远了整整20倍。这个距离相当于地日距离的110倍。

这项研究的细节在2021年4月19日发布于同行评审期刊《天文学与天体物理学》

YSES 2b距我们360光年远,位于南半球苍蝇星座方向。这是一颗6倍于木星质量的年轻气态巨行星。其他类似的地外气态巨行星之前已经发现了不少,但这一颗有很大不同。

类似于YSES 2b的年轻地外气态巨行星艺术概念图。

研究人员至今尚未搞清楚这颗行星为什么距其恒星如此之远。科学家们通常以两种模型——核心吸积和盘不稳定——来解释这类巨行星的形成原因,但这两种模型似乎都不太适用于这颗巨行星。

第一种理论,核心吸积学说,解释说行星成型于其所在位置,是由小行星体聚集在一起形成一个岩石核心,质量足够大时便可在其周围吸积大量气体。但如果事实如此的话,YSES 2b的质量也实在是太大了。因为通常在距恒星这么远的地方,是没有足够的物质以形成如此巨大的行星的。

另一种理论,盘不稳定学说,说的是环绕一颗年轻恒星(年龄仅为一千四百万年,如果你愿意,也可以称之为婴儿恒星)的原始吸积盘由于引力不稳定产生碎裂,碎片形成行星的过程。但是,我们看到的这颗行星不够大,不足以发生上述过程并产生其自身。

还有其他可能性吗?科学家估计有这种可能,这颗行星先是在更靠近恒星的位置通过核心吸积形成其本体,然后向外迁移到了目前这个更远的轨道。为了能自圆其说,需要第二颗行星的引力对其施加影响,然而这颗额外的行星仍未被发现。

探索小组由莱顿大学的Alexander Bohn领导。

YSES 2b的发现是“年轻太阳系外行星调查”(YSES)项目的一部分。研究人员会像研究更多的绕行类太阳恒星的行星一样持续研究这个独特的世界。第一作者Alexander Bohn在莱顿大学称:

通过在不久的将来对更多类木地外行星的研究,我们将会对类太阳恒星周围的气态巨行星的形成过程了解更多。

目前,只有像YSES 2b这样的巨行星可以被直接拍摄到,尽管看起来也只是个亮点。远方地球大小的世界实在是太小以致无法用望远镜观测,但随着技术进步,这将在数年后得以改变。

2020年,智利的甚大望远镜(VLT)为YSES项目所用,也拍摄到了远在300光年外的类太阳恒星TYC 8998-760-1的多行星系统。这个恒星系于2018至2020年被首次探测到,这也是有史以来首次通过直接成像拍摄到的多行星系统。为了获取到这幅图像,望远镜上一个名为“球”的特殊行星搜寻仪器得到了使用。这部仪器可以捕获到地外行星通过直接或间接方式发出的光。Bohn当时说:

这个发现是一个非常类似于我们的太阳系的恒星系统的快照,但它正处于其演化的早期阶段。

行星形成的两种场景,核心吸积模型和盘不平衡模型。目前,两种模型都很难解释YSES 2b的形成。

本文合著者Matthew Kenworthy补充道:

尽管天文学家已经在我们的星系中间接地探测到数千颗地外行星,但是只直接拍摄到其中的极少部分。直接观测对于研究支持生命成长的环境来说至关重要。

YSES 2b对天文学家在行星形成方面的研究提出了一项挑战,也将帮助科学家更好地理解行星形成的过程。

概要:天文学家直接拍摄到了一颗在大到不同寻常的轨道上运行的气态巨行星。

BY: Paul Scott Anderson

FY:Astronomical volunteer team

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