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克卜勒任務首度發現同時環繞兩顆恆星公轉的系外行星

  美國航太總署(NASA)克卜勒任務(Kepler)首度發現一顆環繞雙星公轉的行星(circumbinary planet),這個發現使得欣賞雙落日不再是星際大戰(Star Wars)電影的科幻情節,而是個科學事實。

  先前研究就已經暗示可能有環雙星的系外行星存在,但一直無法清楚證明,這個問題已懸宕了10幾年。克卜勒任務是經由凌日法(transit)偵測到這顆行星的存在,亦即當它經過所環繞的恆星前方時,會使恆星亮度稍微下降的現象。

  這顆編號為Kepler-16b的系外行星,距離地球約200光年遠;體積相當於土星,或許是由一半氣體、一半岩石所組成;繞兩星公轉一週約229天,類似金星繞太陽公轉一圈的天數,但與星際大戰中的塔圖因(Tatooine,天行者路克出生的行星)不同的是:由於母恆星們都是表面溫度不高、輻射不強的矮星,所以Kepler-16b也是顆溫度不高的行星,表面的水可能都在冰的狀態,不適合生命居住。不過這顆行星的發現,至少證明了我們銀河系中有各式各樣的行星系統,不見得都和太陽系相同。克卜勒任務首席研究員William Borucki表示:由於我們銀河系中的恆星大多是雙星系統或聚星系統的成員之一,這個發現也顯示生命可存在的區域範圍比先前所認為得更廣泛。

  由SETI研究所Laurance Doyle領軍的研究團隊,經由克卜勒太空望遠鏡15萬顆恆星的亮度變化觀測資料搜尋系外行星。科學家在這批資料中發現Kepler-16系統有顆新行星,而Kepler-16本身又是食雙星系統,兩星互繞一週約41天,兩子星都比太陽稍小,其中A子星僅有太陽質量的69%,為K型矮星,表面溫度約4400K左右;另一顆B更僅有太陽質量的20%而已,是顆紅矮星,表面溫度當然也比我們的太陽低得多。當比較小的B部分遮蔽到較大的A時,會發生主食(primary eclipse),而A部分遮蔽或完全遮蔽這個較小的B子星時,亮度下降的比較少,是所謂的「次食(secondary eclipse)」。

  然而當他們再仔細觀測這個系統的亮度變化狀況時,發現在主食和次食之外,還有其他的亮度下降現象,顯示應有第3個天體存在。這些被稱為「三食(tertiary eclipse)」和「四食(quaternary eclipse)」的亮度變化,時間間隔並不規則,意味著每次第3個天體通過這對雙星中任一顆恆星前方時,彼此的相對軌道位置都不太相同。這顯示第3個天體是以很寬的軌道同時環繞這對雙星公轉,而非單僅環繞其中一顆子星公轉。

  從第3個天體的重力拖曳(gravitational tug)對恆星們造成的掩食時間變化,科學家可估算出第3個天體的質量大小,結果發現其重力拖曳非常微弱,所以第3個天體的質量必定不大。

  天文學家絕大部分對恆星質量大小的認知都來自這種食雙星系統,而從凌日事件中又可得知行星的體積大小。讓Doyle等人最狂喜的發現,就是Kepler-16在一個恆星系統中,同時結合了這兩種狀況,這讓Kepler-16b成為有史以來質量測得最精準的系外行星之一,這些天文學家們得以好好認識這個特異的行星系統。

資料來源:NASA’s Kepler Mission Discovers a World Orbiting Two Stars [09.15.11]

轉載自 網路天文台

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