天文学家在大熊星座发现新行星

Josiah02

托伦哥白尼大学的天文学家在大熊星座发现了一颗新行星。它的质量是木星的 11 倍，绕恒星公转一圈需要 14 年，温度不超过零下 100 摄氏度。
科学家在《天文学与天体物理学》杂志上描述了这一宇宙发现。
一颗不起眼的恒星和一颗巨大的行星
天文学家正在研究一颗质量极大的系外行星，其质量是太阳系最大行星木星的 11 倍。它绕母星公转一圈需要14 年，与母星的距离为 6 个天文单位。
“我们无法看到行星，但我们可以发现它所围绕的恒星——使用直径只有 10 厘米的小型望远镜。这颗恒星的物理参数与太阳相似。数据显示，它的质量比太阳大 20%，体积是太阳的两倍。有趣的是，它已经完成了太阳目前所处的演化阶段；它比太阳晚了 50 亿年。因此，我们可以估计这也是整个行星系统的年龄，”哈比尔博士解释说。
格拉詹·马切耶夫斯基（Gracjan Maciejewski）是新墨西哥大学天文学研究所研究小组的负责人，他表示：“它位于大熊星座的北侧天空，编号为 HD 118203，因为它首次被列入亨利·德雷珀（Henry Draper）的恒星目录中，编号为 HD 118203。一个多世纪前用于观测该星表的望远镜现在位于我们位于托伦附近皮夫尼采的天文台。”
德雷珀望远镜
德雷珀望远镜是世界上第一批天体照相仪之一，即天球现象的摄影记录仪。它建于 1891 年，作为英年早逝的美国光谱物理学家亨利·德雷珀的“纪念碑”。他的妻子安娜·玛丽亚与他一起支持了哈佛天文台由爱德华·C·皮克林领导的雄心勃勃的计划，该计划旨在开发恒星的摄影和可见光亮度目录及其光谱分类。
这架位于剑桥的望远镜拍摄了超过 60,000 张天空光度和光谱图像，对 Pickering 的计划贡献巨大，以至于汇编的包含近 25 万颗恒星的清单被称为 Henry Draper 星表。“HD”恒星名称至今仍在使用，并且为世界各地的天文学家所熟悉。
德雷珀的天体照相仪是如何到达皮温尼斯的？1947 年秋天，NCU 天文台的第一个天文台亭子开始建造，其旋转圆顶直径为 5 米。两年后，一台从剑桥寄来的天体照相仪矗立在那里，经过必要的改装后，开始了定期的观测工作。
如今，这座世界上独一无二的有趣纪念碑已经成为皮夫尼采 NCU 天文研究所游客的一个景点。
耐心终有回报
近 20 年来，天文学家已经知道恒星 HD 118203 围绕着一颗质量相当大的行星运行。2006 年，第一颗气态巨行星被发现，其质量为木星的两个质量，仅用六天就绕恒星运行了一圈。
“然而，多普勒观测表明，这并不是故事的结束，那里可能还有另一颗行星。因此，我们立即将该系统纳入我们的观测计划，”该发现的共同作者安德烈·尼兹耶尔斯基教授说。
“起初，作为与亚历山大·沃尔兹赞教授合作进行的托伦-宾夕法尼亚州系外行星研究计划的一部分，我们使用地球上最大的光学仪器之一、位于德克萨斯州的九米霍比-埃伯利望远镜追踪该物体。”
结果令人鼓舞，托鲁尼亚人与西班牙的合作者继续使用意大利伽利略望远镜在加那利群岛观测这颗恒星。该天文台配备了用于发现行星的最佳仪器。
“然而，八年的研究仍未解答它是什么类型的物体的问题，”Niedzielski 教授补充道。
托伦的天文学家又花了七年时间才获得确凿的证据证明他们正在研究一颗行星。
“耐心终有回报，”Maciejewski 教授说。“2023 年 3 月收集的新观测数据对于确定行星的轨道参数至关重要。此外，由于行星绕恒星运行需要数年时间，我们能够将多普勒观测结果与可用的天文测量相结合，明确确定其质量。这使我们能够建立该行星系统的完整模型并研究其动态行为。”
但在此之前，必须确保系统中没有隐藏的行星。这项任务由天文学学生 Julia Sierzputowska 承担。
“我分析了凌日系外行星勘测卫星太空望远镜获得的光度观测数据，结果表明，HD 118203 周围没有其他行星的体积大于地球的两倍，因此质量不足以用于研究该系统的动力学，”Julia Sierzputowska 说道。
行星串联
原来，天文学家发现了一个分层的行星系统。
“这是一种特殊的结构，其中一颗行星与其恒星形成紧密的一对，而第二颗行星在足够宽的轨道上绕这对行星运行，可以说，这与第一颗行星形成了另一对，”对该系统的动力学进行了详细数值研究的 Krzysztof Goździewski 教授解释道。
两颗行星质量都很大，轨道也相当长。尽管如此，它们之间的引力影响在数百万年内不会破坏系统的稳定性。
“我们已经证明，这是广义相对论的影响所致。如果没有这些影响，行星的行为就会像抖动的弹簧一样，不断改变其轨道形状和在太空中的方向，”Goździewski 教授补充道。
宇宙答案
天文学家承认，行星系统的形成和演化知识仍隐藏着许多根本的未知数。像 HD 118203 这样的分级系统（其中只有十几个是已知的）让他们能够探索大质量行星形成的假说。
“一个有趣的问题是这种行星结构的发展路径，”Maciejewski 教授说。“虽然从我们的角度来看——太阳系的居民——它们相当‘奇特’，但了解具有巨大气态行星的系统似乎很重要，这样我们才能了解离我们最近的‘天文后院’。”
“我们的工作还没有结束。我们仍在进行观察和分析数据——还有进一步发现行星的机会，”Niedzielski 教授说。“我们成功地让学生和博士生参与到这项有趣而重要的研究中，这令人欣慰。”