[圖文]在引力透鏡作用下的系外行星
日前,最新一項研究顯示,天文學家現已發現一種完新類型的行星——大量的類木星質量行星穿過太空軌道,而沒有任何可識別的主恆星。
類木星質量行星穿過太空軌道,而沒有任何可識別的主恆星
科學家稱,雖然一些系外行星可非常遙遠地環繞一顆恆星運行,但多數系外行星很可能並不存在任何主恆星。同時,這些奇特行星並不僅僅是統計學範疇上的反常現象,它們從數量上很可能超過環繞主恆星「正常行星」數量的一半,其數量可能是銀河系主序星(main-sequence stars)數量的兩倍。
長期以來,天文學家猜測存在著自由運行的「流浪系外行星」,但顯然它們的數量超出了許多研究人員的預計,令他們驚奇。同時,讓科學家不得不重新思考行星的來源。日本大阪大學的Takahiro Sumi是該項研究負責人,他說:「此前對於界定行星的觀測研究報告訴我們,行星僅是環繞恆星軌道運行的天體。然而這項最新研究顯示大量的行星具有獨特的形成方式且分散分佈,並未環繞主恆星運行。」
在引力透鏡作用下的系外行星
Takahiro Sumi和同事使用一種叫做重力微透鏡的方法發現系外行星,這種觀測發生在從地球觀測角度一顆超大質量星體經過一顆恆星前面,鄰近的天體彎曲並放大從遙遠恆星釋放的光線,其原理如同透鏡一樣。
該現象產生「光變曲線(light curve)」——隨著時間的推移遙遠恆星的光線出現變亮或者衰退現象,這些特徵告訴天文學家大量關於前景天體大小的信息。在許多情況下,該鄰近天體是一顆恆星,如果它存在任何環繞行星,它們將產生次有光變曲線。
在進行當前這項研究之前,天文學家曾使用重力微透鏡技術觀測發現近550顆系外行星。Takahiro Sumi和同事通過紐西蘭一台天文望遠鏡花費兩年時間進行觀測,期間監控銀河系內5000萬顆恆星,發現其中474顆恆星存在著光變曲線現象,其中10顆持續不足兩年時間。
這10顆恆星光變曲線持續時間不足兩年的現象表明,每顆恆星的前景天體並不是一顆恆星,很可能是一顆質量大約是木星的行星。並且其主恆星的信號並不存在。智利一台天文望遠鏡獨立性觀測支持這項發現,大約10顆行星遠離其主恆星,其距離至少是地日距離的10倍,或者它們根本不存在主恆星。
普通穿越星系
重力微透鏡現象非常罕見,這是由於它們要求背景恆星具有精密準直,因此不足兩年時間內觀測到的短暫光變曲線的10顆恆星現象表明,存在一定數量的行星遠離主恆星,或者其偏遠的運行軌道可穿過該星系。
Takahiro Sumi和同事計算顯示,事實上這些類木星大小的「流浪行星」數量很可能是銀河系主序星數量的兩倍,它們的數量很可能比環繞主恆星的「正常行星」數量多50%。其它研究顯示,超大質量行星很罕見地以10倍地日距離環繞主恆星運行,因此研究小組多數類木星行星(至少達到75%以上)可能是真實的「流浪行星」,不受恆星的引力作用而漂浮穿越太空。
理論預測顯示,像這樣的流浪行星存在於整個星系之中,其它研究人員發現未受恆星引力作用的星體可能的確是孤兒行星,但這樣的行星質量和體積更大,大約是木星質量的3-10倍,在其測定方面存在著大量的不確定因素。
Takahiro Sumi和同事將這項研究報告發表在5月19日出版的《自然》雜誌上。