伊卡洛斯,请让一让。新发现了六颗系外行星,它们运行得离宿主恒星非常近,以至于正在实际蒸发——形成一个碎片环。这些行星的发现今天发表在三篇独立论文发表于《自然-天文学》,是使用一种新的技术识别出来的,该技术首先寻找碎片环。因此,这是一种有效的方法,可以找到长期以来难以探测到的、极近距离绕恒星运行的小行星。此外,后续研究应该能够让天文学家探测这些“烧蚀”世界的地质,并更好地理解这些行星是如何形成和演化的——甚至可能揭示我们太阳系内部的奇特之处。
2009年,英国开放大学的天文学家卡罗尔·哈斯韦尔在观测系外行星Wasp-12b时——这是一个类似木星的世界,它围绕宿主恒星运行得非常紧密,那里的一年只有26个小时——她注意到它的母星有些奇怪的地方。它的热外层大气,即色球层,似乎缺失了。她隐约觉得,这颗恒星的近距离行星可能是罪魁祸首。当时,天文学家知道这个世界太热了,以至于它大气层的外层实际上正在沸腾并逸散到太空。“它们离火太近了,”行星科学研究所的科学家大卫·格林斯彭说[如果他在行星科学研究所,我们可以直接把他描述为“行星科学研究所的科学家”吗?],他没有参与这项研究。“这就像你烤棉花糖,但你把它放得离火太近——然后砰!”哈斯韦尔推测,来自行星的气体尾迹吸收了恒星色球层发出的相同波长的光,使其看起来变暗。
这个想法非常诱人。它暗示天文学家可以搜索具有相同特征——“缺失”色球层——的恒星,以锁定近距离系外行星。此外,如果天文学家使用这项新技术来仔细检查已经充分调查过的附近恒星,他们很可能只会发现小型行星,因为大型行星已经通过其他方法被发现。这将特别有价值,因为到目前为止,小型系外行星已被证明非常难以找到。因此,哈斯韦尔开始了一项任务。她和她的同事们搜寻了来自2700颗附近类太阳恒星的数据,发现其中39颗似乎缺失了色球层。然后,该团队使用欧洲南方天文台位于智利拉西拉天文台的3.6米望远镜上的行星探测仪器进行了更仔细的观察。
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“我们发现的结果超出了我最疯狂的梦想,”哈斯韦尔说。她的团队在他们能够详细观察到的前三颗恒星周围发现了行星。这些系统非常狂野。恒星DMPP-1拥有多个行星,其中有三颗内部行星——质量是地球的3.5到10倍——以及一颗质量比海王星还重的外部行星。恒星DMPP-2拥有一颗质量约为木星一半的行星,轨道周期为5天;由于DMPP-2的恒星脉动,这个世界一直被忽视。恒星DMPP-3拥有一颗质量约为地球两倍的小行星,以及一颗在更远距离轨道上运行的第二颗恒星。所有新发现的行星都比水星绕太阳运行的距离更近得多[太阳和月亮总是小写,不幸的是],其中许多行星都非常小——与地球这样的岩石世界相当。“我们认为我们正在识别出一个隐藏的行星群体,”同样来自开放大学的合著者约翰·巴恩斯说。
格林斯彭称这项研究“非常巧妙”。他一直认为我们对系外行星知之甚少。“但随后就出现了这些令人难以置信的聪明技术,人们不断地设计出来,”他说。“当我读到它们时,我想‘我真该死,他们找到了做到这一点的方法。’对我来说,这是这个进展中的又一步。”
结果不仅展示了一种新技术,可以使天文学家有效地发现这些行星,而且还指向了许多后续研究,这些研究可能使天文学家能够极其详细地了解这些世界。为了证实行星的存在,该团队使用了“径向速度”法,该方法寻找恒星运动中由伴随世界的引力牵引引起的摆动。然而,该团队怀疑,许多这些行星也将通过“凌星”技术被探测到,该技术可以发现当行星从其宿主恒星前方穿过地球视线时引起的微小星光下降。径向速度测量允许天文学家估计行星的质量,而凌星则允许他们测量世界的大小。当结合使用时,这两种技术可以揭示每颗行星的密度——这是更好地理解世界组成的关键一步。此外,天文学家可以通过研究环绕其宿主恒星的抛弃碎片盘,通过寻找各种化学元素对特定波长星光的吸收,从而更好地掌握烧蚀行星的地质情况。
格林斯彭很高兴使用这项技术来更好地理解行星是如何演化的——尤其是在早期阶段,那时它们年轻的宿主恒星可能会用强烈的辐射爆发来冲击它们。“这可能是了解那个特定阶段的窗口,”他说。以金星为例。一些模型表明,这颗行星可能已经拥有海洋数十亿年——这意味着这个现在炎热且有毒的世界曾经非常像地球并且适宜居住。但是,这些想法的真实性取决于我们年轻太阳的活动。人们认为新生金星是一个“岩浆世界”,它会随着冷却变成一个“蒸汽世界”,迅速将其水——以蒸汽的形式——排放到太空中,很像哈斯韦尔团队发现的小行星。或者,金星可能经历了一个中间阶段,在这个阶段,它的蒸汽凝结并以降雨的形式降落在地表,从而形成了海洋。年轻的金星何时以及如何受到太阳的轰击,是这两种截然不同的行星命运之间最可能的仲裁者。因此,通过更好地理解其他系统中的这一过程,我们可能会进一步理解我们自己的太阳系早期发生了什么。
但在哈斯韦尔和她的同事们计划进行后续研究之前,他们将继续仔细研究其他可能存在近距离行星的系统。在仅完全观察了三个系统的情况下,他们还有36个系统在他们的待办事项清单上。幸运的是,他们刚刚获得了明年年初10个夜晚的望远镜观测时间。正如巴恩斯所说,“这是一份很好的圣诞礼物。”