天文学家最近使用夏威夷的昴星望远镜发现(pdf)一颗环绕着仙女座κ星(Kappa Andromedae,κ Andromedae)的“超级木星”,这颗恒星的质量约为太阳的2.5倍,距离地球约170光年。
仙女座κ星是一颗年轻的恒星,只有3000万年的历史,而我们的太阳的年龄为50亿年。它的伴星行星仙女座κ星b的质量约为木星的12.8倍,其轨道距离约为海王星和太阳之间距离的1.8倍。天文学家不太确定它是一个巨大的行星还是一个低质量的棕矮星,一种介于行星和恒星之间的实体。
查尔斯顿学院和马克斯·普朗克天文研究所的天体物理学家,以及描述这项发现的论文的主要作者乔·卡森说,这项发现最令人兴奋的部分是仙女座κ星“是迄今为止我们看到正常行星形成证据的最巨大的恒星——类似于我们太阳系中发生的行星形成。”
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仙女座κ星b也是天文学家直接观测到的少数系外行星之一。虽然系外世界数量众多,但它们很难被观测到,因为恒星比行星亮约十亿倍。“来自行星的信号非常微弱——它完全被恒星的光芒淹没了,”卡森说。因此,大多数行星是通过间接手段发现的,例如当行星从其宿主恒星前方经过并阻挡住部分星光时。
卡森说,为了直接拍摄仙女座κ星b,该团队不得不尽可能多地过滤掉恒星的光芒。“在天文学中,我们可以像数学中减去两个数字一样,将两张图像彼此相减,”他说。 但是,简单地将一张图像从另一张图像中减去也会减去来自隐藏行星的任何光线。因此,天文学家拍摄了包含仙女座κ星系统的天空区域的多个“快照”,并在拍摄之间旋转望远镜。由于恒星的光线基本上是对称的,因此减去旋转图像的光线抵消了恒星的光线(恒星仍然位于图像的中心),从而留下了行星的光线,行星随着望远镜的旋转而移动。
上面的图像是通过对系统的红外图像进行着色而创建的。恒星在中间被人为地用圆盘遮挡住了。行星是左上角明亮的黄点,圆盘周围的斑点图案是图像减法过程中的残余光线。
卡森说,这项发现为许多后续研究打开了大门。使用不同波长的光进行进一步研究将使天文学家更多地了解行星的大气层,这将有助于他们确定行星的质量、温度、天气——甚至辨别行星是否可能具有类似土星的光环。更广泛地说,“当一颗恒星周围有一颗行星时,很有可能这颗恒星周围还有一颗或多颗其他行星,”卡森说。由于天文学家甚至不知道如此巨大的恒星可以支持正常的行星形成,因此对该系统中所有行星的研究可能被证明是特别富有成果的。“这就像打开一个充满新发现的宝箱,”他补充道。
—伊芙琳·兰姆