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首度在疏散星團中發現熱木星

目前已確認的系外行星數量多達800顆左右,找到具有特殊意義的系外行星,似乎變得愈來愈難,愈來愈遠。發現多重行星系統已經不是新聞,發現質量比地球小的系外行星也已經聽到很多次,偵測到系外行星有大氣層也已經不太能引起大眾的驚艷。不過,最近有篇論文卻找到系外行星研究領域的另一個「突破點」:首度在疏散星團中偵測到熱木星(hot Jupiter)。除了發現地點讓人覺得新奇外,還因發現熱木星的這個疏散星團是對天文學家具有特殊意義、非常著名的蜂巢星團(Praesepe, 或Beehive Cluster,M44,又稱鬼宿星團或馬槽星團)。

這項發現是由美國喬治亞州立大學(Georgia State University)的天文學家Samuel Quinn等人,藉由「擺動法(wobble)」來偵測系外行星,也就是母恆星受其行星的重力擾動,使得恆星的位置隨行星公轉而週期性來回擺動,如此一來,這顆恆星的光譜譜線也會隨之週期性的來回擺動,天文學家因而得以從譜線的移動來反推這顆恆星是否具有行星、行星的公轉週期與可能的質量下限等等訊息。所謂的「熱木星」是指那些質量與木星差不多,且因非常接近其母恆星而使其公轉週期非常短、表面被母恆星加熱到高溫狀態的氣體巨行星。

Quinn等人之所以挑選巨蟹座M44星團的主因,是因為它夠近,僅約577光年左右,但星團成員數量多達1,000顆以上,其中許多恆星都與太陽相似。此外,這個星團的金屬豐度比平均值還高,是可能具有行星系統的特徵之一;再者就是天文學家曾對此星團做過比較詳盡的研究,可取得比較精確的星團形成年齡等訊息。

天文學家也曾在其他疏散星團奮鬥過,但迄今僅在兩顆巨星旁發現行星,且行星距離其母恆星都很遠,並非所謂的熱木星。居然只有發現這麼少的疏散星團恆星擁有行星,讓天文學家們覺得很奇怪,因為目前認為恆星幾乎都是在星團中形成,而後有些逐漸擴散鬆開,才有部分恆星成為像太陽一樣的單星,因此按理來說,星團中的恆星擁有行星的比例應該幾乎與單星相同。

這些天文學家利用位在美國亞利桑納州霍普金斯山(Mt. Hopkins)上的惠爾普天文臺(Fred L. Whipple Observatory)1.5米 Tillinghast反射式望遠鏡來觀測M44裡的其中53顆恆星,結果在其中兩顆還在主序星階段的恆星旁發現2顆靠母星很近的熱木星,其中一顆熱木星Praesepe 0201b(縮寫為Pr0201b),質量下限約為木星的0.54倍,繞母星一周約需4.426天;其母恆星Praesepe 0201(Pr0201)是顆F型矮星,視亮度約10.52等,質量約為1.234倍太陽質量,表面溫度約6174K,比太陽的5778K高一些。另一顆Praesepe 0211b(Pr0211b)的質量下限則約為木星的1.844倍,環繞母星公轉一周約為2.145天;其母星Praesepe 0211(Pr0211)是顆與太陽相同的G型矮星,視亮度約12.06等,質量約為太陽的0.952倍,表面溫度約5326K,比太陽略低。

這項發現將有助於天文學家逐步縮減在年輕的星團系統中,行星如何形成與遷徙的條件範圍。既然大直量行星一般是在離恆星比較遠、比較冷的地方形成,那麼在鄰近恆星之處發現熱木星,顯示這些大質量行星在形成之後,將逐漸向行星系統內側遷移,才能抵達現在觀測到的位置。向內遷移的時間長短一直是天文學家還搞不定的問題之一;不過,既然目前已知M44星團的年齡僅有6億年左右,而新發現的這兩顆熱木星已經這麼靠近其母恆星,代表大質量恆星形成後向內遷移所需的時間應該短於6億年。

雖然這是第一次在疏散星團中發現靠母恆星很近的熱木星,不過這項發現顯示未來在疏散星團中發現更多熱木星並不是夢想,或許將來所發現的數量將與從疏散星團脫離的單星相差無幾,擺脫先前在疏散星團發現行星數量遠低於預期的矛盾現象。

資料來源:Two “b”‘s in the Beehive. universetoday [AUGUST 14, 2012]

轉載自 網路天文館

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