距离我们仅 300 光年多一点的地方有一颗恒星,它很像我们太阳的一个非常年轻的版本,有多颗系外行星围绕它运行。这本身就是一个有趣的发现。但该系统真正令人眼花缭乱的是,它刚刚成为同类系统中第一个被直接成像的系统,包括行星和所有其他系统。
2020 年 2 月 16 日晚,天文学家使用智利甚大望远镜直接观测到了围绕 TYC 8998-760-1 恒星的超大轨道上的两颗巨大系外行星。
至少可以说,直接对系外行星进行成像是一项挑战。与它们的主星相比,它们非常暗淡,而且离我们很远。大部分的已确认超过 4,000 颗系外行星迄今为止,只能通过间接手段探测到这些现象,例如当系外行星经过恒星前方时,恒星的光线会出现微弱、有规律的减弱,或者由于系外行星的引力而导致恒星位置的轻微晃动。
由于当行星非常大并且距离恒星非常近时,这些信号更容易被检测到,因此大多数已确认的系外行星都很大并且轨道很近。但轨道非常近的系外行星很难直接成像,因为它们的亮度往往远远落后于它们的主恒星。旧系统中的遥远轨道行星温度太低,无法进行红外探测。
迄今为止,只有几十颗系外行星被直接成像,而且只有另外两个多行星系统——它们都围绕着与太阳截然不同的恒星。
但去年,使用直接成像荷兰莱顿大学亚历山大·博恩领导的天文学家团队发现一颗不寻常的行星绕 TYC 8998-760-1 运行。
它是一颗气态巨行星,质量约为 14 倍,绕恒星运行,距离约为 160 个天文单位。从长远来看,冥王星绕太阳公转的平均距离为 39 个天文单位。
因此,博恩和他的同事决定使用甚大望远镜进行仔细观察。系外行星成像 SPHERE 仪器。他们在去年进行了多项观察,并将其添加到 2017 年的数据中。
当所有数据放在一起时,他们大吃一惊。清晰明亮,就是他们期望看到的系外行星 TYC 8998-760-1 b。但是,在距离更远的 320 个天文单位处,天文学家发现了另一个亮点。
对不同时间拍摄的图像进行仔细分析和比较表明,这不是一颗恒星或故障,而是第二颗较小的系外行星,其质量约为木星的六倍。它被命名为 TYC 8998-760-1 c。
“我们的团队现在已经能够拍摄到两个围绕年轻的太阳类似物运行的气态巨行星的第一张图像,”天文学家马达莱娜·雷贾尼说比利时鲁汶大学。
这些图像不仅是奇妙的科学技术成就,还可以帮助我们更好地了解行星系统。
一方面,TYC 8998-760-1很年轻,只有1670万年的历史。研究围绕年轻的类太阳恒星运行的系外行星可以让我们深入了解像我们自己的行星系统的形成。
研究小组检测到的轨道距离已经相当有趣,因为行星系统形成的一种模型假设巨行星形成之前的距离向内迁移向着他们的主星。
另一方面,系外行星的直接图像可以帮助我们寻找宜居性。详细的光谱图像——分解系外行星反射的光谱——可以揭示大气层的存在,甚至大气层的成分。光度测量,或研究系外行星的亮度及其变化,可以揭示有关云量和丰度的信息。
我们还没有完全达到那个阶段,但是未来的工具,例如詹姆斯·韦伯太空望远镜,以及欧洲南方天文台的地面极大望远镜,应该足够灵敏,可以开始进行此类探测。
他们甚至可能能够在这个系统中找到 SPHERE 可能错过的更小、更近的行星。
“未来的仪器,例如超大望远镜上的仪器,将能够探测到这颗恒星周围质量更低的行星,这标志着理解多行星系统的一个重要里程碑,对我们自己的历史具有潜在的影响太阳系,”博恩说。
该研究发表于天体物理学杂志通讯。