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技术发现四颗小行星围绕我们最近的恒星运行

发现四颗小行星围绕我们最近的恒星运行

天文学家已揭示出新的证据,表明在巴纳德星周围环绕着的不止一颗,而是四颗微小的行星。巴纳德星是距离地球第二近的恒星系统。

这四颗行星的质量仅约为地球的20%到30%,它们离自己的恒星非常近,以至于在几天内便能绕恒星一周。这可能意味着它们过于炽热而无法适宜居住,但这一发现为在附近恒星周围发现更小的行星设定了新的基准。

“这是一项令人兴奋的发现——巴纳德星是我们的宇宙邻居,但是我们对它了解极少,”芝加哥大学博士生、研究的第一作者Ritvik Basant说。“这标志着与之前一代仪器相比,新仪器的精确度达到了突破性的进展。”

这一发现为11月由不同望远镜的小组进行的一项研究增加了权重,该研究为巴纳德星周围存在一颗行星提供了强有力的证据,并暗示还有其他行星。

这项新的研究包括了来自双子望远镜/国家科学基金会NOIRLab、海德堡大学和阿姆斯特丹大学的科学家,于3月11日在《天体物理学杂志通讯》上发表。

恒星摆动

一个世纪以来,天文学家一直在研究巴纳德星,希望能找到环绕它的行星。巴纳德星由E. E. 巴纳德于1916年在耶基斯天文台发现,是距离我们最近的具有与我们相同配置的系统——即只有一颗恒星。(距离我们最近的绝对恒星系统是比邻星,有三颗星相互环绕,这改变了行星形成和轨道的动态。)

巴纳德星是一种称为M矮星类型的恒星,科学家们现在知道这类恒星在宇宙中极为常见。因此,科学家们希望能更多地了解它们所拥有的行星种类。

问题在于,这些遥远的行星太小,无法在它们恒星的光辉旁被看到,即使使用我们最强大的望远镜。这意味着科学家们必须想出创造性的方法来搜索它们。

这样的努力之一是由芝加哥大学的教授Jacob Bean领导,他的团队创建并安装了一种名为MAROON-X的仪器,该仪器附在夏威夷山顶的双子望远镜上,专门设计用于寻找遥远的行星。

由于恒星远比其行星亮,因此寻找行星对恒星的影响更容易——就像通过观察旗帜如何移动来监测风一样。

MAROON-X寻找的正是这样的一个效应;每颗行星的引力轻微地拉动恒星的位置,意味着恒星似乎在前后摇摆。MAROON-X测量光的颜色非常精确,以至于能够捕捉到这些微小的变化,甚至剖析出必须环绕恒星的行星数量和质量,以产生这种效应。

Basant、Bean及其团队对112个不同晚上在三年的时间内获取的数据进行了严格的校准和分析。他们发现了环绕巴纳德星的三颗行星的确凿证据。

当团队将他们的发现与来自不同团队的11月实验的数据结合时,推测基于智利非常大望远镜上的一种名为ESPRESSO的仪器,他们看到了第四颗行星的有力证据。

科学家表示,这些行星很可能是岩石行星,而不是像木星那样的气体行星。确定这一点将是困难的;我们从地球看到它们的角度意味着我们无法观察到它们穿过恒星前方,这通常是用于判断行星是否为岩石行星的方法。但通过收集其他恒星周围类似行星的信息,我们可以更好地猜测它们的构成。

然而,该团队相对有把握地排除了巴纳德星可居住区周围存在其他行星的可能性。

“真的很兴奋”

巴纳德星被称为地球探测者的“伟大白鲸”;在过去的一个世纪里,几次不同的团队宣布存在环绕巴纳德星的行星的证据,但后来被推翻。

但这些最新发现经过ESPRESSO和MAROON-X这两种不同仪器的独立确认,表明比以往任何结果都具有更大程度的信心。

“我们在不同的日子、不同的晚上进行观察。它们在智利;我们在夏威夷。我们的团队完全没有协调,”Basant说。“这让我们对这些数据中的幻影有了很多的保证。”

这项发现是迄今为止用这种观察技术发现的最小的行星之一。科学家们希望这将标志着在宇宙中发现越来越多行星的新纪元。

截至目前,我们发现的大多数岩石行星都远大于地球,并且它们在整个银河系中似乎非常相似。但也有人认为较小的行星会有更广泛的成分差异。随着我们发现更多这样的行星,我们可以开始推断更多关于这些行星形成的信息——以及是什么使行星有可能具备可居住条件。

科学家们表示,这一发现本身也令人兴奋。

“我们在12月末非常密集地处理这些数据,我一直在思考这些事情,”Bean说。“就像突然之间我们知道了宇宙中没有其他人知道的事情。我们实在等不及想把这个秘密告诉出去。”

“我们所做的许多事情可以是渐进的, 有时很难看清更大的图景,”他说。“但是我们找到了一些人类将来可能永远知道的东西。这种发现的感觉是不可思议的。”

芝加哥大学还有其他作者参与了这篇论文,他们是博士后研究员Rafael Luque、Lily L. Zhao、Tanya Das和David Kasper;研究生Madison Brady;本科生Nina Brown;以及硕士生Rohan Gupta。