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我国天文学家发现新系外行星族群

2019-09-12 16:53

据南京大学官网消息,近日,该校及北京大学的研究人员共同利用国家天文台郭守敬望远镜观测数据发现了一类新的太阳系外行星族群——热海星。这一发现为揭开热木星成因提供了新线索。相关研究论文近日发表在《美国科学院院刊》。

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1995年发现的行星飞马座51b是人类发现的第一颗系外行星,也是人类发现的第一颗热木星。这类行星大小与木星相当,但由于与宿主恒星距离非常近,其表面温度很高。之后二十多年来,人们发现了上百颗热木星并对它们进行了大量的研究,但是其形成和起源仍然是一个谜。

热海星想象图

热海星想象图。该图示意了新发现的“热海星”族群中的一员,以及第一个发现的系外行星族群“热木星”的一员与背景里开普勒卫星发现的多姿多样的行星系统。(北京天文馆马劲编绘合成)

在对热木星的研究中,研究人员发现在行星半径—周期图中上,一些行星几乎和热木星相伴出现,而且与热木星一样也大多为单凌星系统。它们的平均大小与海王星类似,约为4倍地球半径,但其大小的分布却比较广泛,小至2倍地球半径,大到6倍地球半径,其物理结构是否都与太阳系的海王星一致尚不明确。研究团队将这类新的行星族称为热海星。

据南京大学官网消息,近日,该校及北京大学的研究人员共同利用国家天文台郭守敬望远镜观测数据发现了一类新的太阳系外行星族群——热海星。这一发现为揭开热木星成因提供了新线索。相关研究论文近日发表在《美国科学院院刊》。

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研究团队基于LAMOST望远镜数据新发现的行星族群热海星与热木星有着几个同样的标志特征,这为揭开热木星和其他短周期行星起源这个重大谜题提供了关键的新线索和崭新的研究方向。

1995年发现的行星飞马座51b是人类发现的第一颗系外行星,也是人类发现的第一颗热木星。这类行星大小与木星相当,但由于与宿主恒星距离非常近,其表面温度很高。之后二十多年来,人们发现了上百颗热木星并对它们进行了大量的研究,但是其形成和起源仍然是一个谜。

位于中国科学院国家天文台河北省兴隆观测站的郭守敬望远镜(即大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜,简称LAMOST)

与热木星类似,大约只有1%的恒星附近存在热海星。将来通过对含热海星的恒星系统进行高精度视向速度观测,可以测量热海星的质量,从而进一步研究它们的结构和组成。

在对热木星的研究中,研究人员发现在行星半径—周期图中上,一些行星几乎和热木星相伴出现,而且与热木星一样也大多为单凌星系统。它们的平均大小与海王星类似,约为4倍地球半径,但其大小的分布却比较广泛,小至2倍地球半径,大到6倍地球半径,其物理结构是否都与太阳系的海王星一致尚不明确。研究团队将这类新的行星族称为热海星。

记者从中国科学院国家天文台获悉,近日,北京大学科维理天文与天体物理研究所的东苏勃研究员和南京大学天文与空间学院的谢基伟副教授领导的科研团队利用中国科学院国家天文台郭守敬望远镜的观测数据,发现了一类新的太阳系外行星族群——热海星,这是继1995年发现热木星后,学界首次发现与其具有类似关键特征的其他行星族群。

研究团队基于LAMOST望远镜数据新发现的行星族群热海星与热木星有着几个同样的标志特征,这为揭开热木星和其他短周期行星起源这个重大谜题提供了关键的新线索和崭新的研究方向。

“孤独”的热木星,起源成谜

与热木星类似,大约只有1%的恒星附近存在热海星。将来通过对含热海星的恒星系统进行高精度视向速度观测,可以测量热海星的质量,从而进一步研究它们的结构和组成。

自从1995年第一颗系外行星飞马座51b发现以来,对太阳系外行星的探索一直是国际上一个重要的热点前沿方向。飞马座51b的发现是天文学史上的一个里程碑,开辟了人类视野,揭示了一类非常特殊的系外行星族群的存在。

这类行星被称作热木星,它们大小与太阳系中的木星相当,但表面温度很高,因为它们距离宿主恒星非常近(不到地球与太阳距离的十分之一,而木星距太阳是日地距离的五倍多)。之后二十多年来,人们发现了上百个木星并对它们进行了大量的研究,但是其形成和起源却仍然是一个谜。

在已发现的上千个系外行星中,热木星族群有些重要特征。首先,热木星是比较稀少的,大概每100颗恒星周围才有1颗热木星;再者,热木星的宿主恒星大多数比太阳的金属丰度要高(即富含更高比例的重于氢和氦的化学元素);另外,热木星比较“孤独”,它们的附近一般很少发现其他的行星。用一句形象的话来概括,热木星是一类稀有的、来自“富裕”家庭的“独生子女”。这些是热木星的标志性特征,蕴含着其形成和起源的重要线索。

那么是否存在与热木星具有类似关键特征的其他行星族群呢?这个问题的答案无疑会为解开热木星起源之谜带来全新的线索。

LAMOST发现热海星,为行星家族寻到“新成员”

中科院国家天文台的LAMOST采用独特的创新设计,能在大视场中同时观测数千个天体的光谱,是世界上光谱获取能力最高的望远。这使得LAMOST望远镜在系外行星科学的研究中独树一帜。

利用LAMOST的精确恒星参数,研究团队研究了不同金属丰度情况下行星的轨道周期和行星半径的分布,发现新的行星族热海星。热海星的平均大小与海王星类似,约4倍地球半径,但其大小的分布却比较广泛,小至2倍地球半径,大到6倍地球半径,“孤独”的热木星终于找到了家族“新成员”。

二十年来,人们对热木星的形成和演化机制提出了多种理论,但是热木星的起源仍未有定论。研究团队基于LAMOST望远镜数据新发现的行星族群热海星与热木星有着几个同样的标志特征,这为揭开热木星和其他短周期行星起源这个重大谜题提供了关键的新线索和崭新的研究方向。

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