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氣體巨行星都到哪兒去了?

2012年系外行星界的最大新聞或許是從克卜勒太空望遠鏡(Kepler)釋出的觀測資料,發現銀河系中的地球級岩質系外行星相當普遍,很可能每顆恆星旁都至少有一顆這樣的岩質行星。但對於大一點、那些所謂的「熱木星(Hot Jupiters)」—與我們太陽系中的木星類似且非常靠近母恆星的氣體巨行星,有最新研究顯示:與那些小型的岩質行星相較之下,這些熱木星或許是稀有品種。

由於熱木星質量大且靠近母恆星,對母恆星的重力擾動比較容易偵測得到,因此事實上天文學家最先發現的系外行星就是熱木星,這種偵測方式稱為「徑向速度法(radial velocity method)」;後來才因克卜勒任務的關係而陸續偵測到小型岩質行星。加州理工學院(Caltech)天文學家John Johnson等人,分析克卜勒太空望遠鏡的觀測資料後卻發現:木星級的大型氣態行星並沒比地球級的小型岩質行星容易偵測到。

克卜勒太空望遠鏡是以「凌日法(transit)」來偵測系外行星,也就是行星經過恆星前方時,會使恆星亮度稍微下降的現象。不過,Johnson等人小心分析比較克卜勒所偵測到的熱木星凌日資料,與地面望遠鏡以徑向速度法偵測到熱木星的發現率,結果發現克卜勒資料中所發現的熱木星比例低到不可思議的地步。

對於這個異常現象可能的解釋之一,是這些熱木星必須在特定的恆星周圍才能成長。當一顆恆星形成後,其誕生地殘餘的氣體塵埃雲中所含有的重元素比例有的高、有的低。有個理論認為:重元素含量(即所謂的「金屬豐度,metallicity」)較高的恆星比較容易形成類似木星的氣體巨行星。

Johnson表示:徑向速度法所搜尋的恆星絕大部分都在太陽附近。我們可能恰好處在銀河系一個金屬豐度比較高的部分,因此在太陽鄰近區域搜尋到的熱木星比較多。相對的,克卜勒任務所偵測的恆星範圍廣泛,並不侷限在太陽鄰近區域,由此可知,熱木星的數量可能並不如先前認為的那樣普遍。

Johnson等人目前計畫嘗試要在克卜勒任務觀測的天區進行系外行星金屬豐度的測量,看看它們的金屬豐度是否比較低。測量結果或許就可以解釋為何克卜勒任務所發現的熱木星級系外行星比預期中還少的狀況,並證實我們太陽系是否真的恰好處在銀河系中金屬豐度比較高的區域。更甚者,如果木星級系外行星真的比認為的還要稀少,那麼我們的太陽系或許就是個「不正常」的行星系統。

資料來源:Where are the giants? NASA JPL [August 08, 2012]

轉載自 網路天文館

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