科幻圣诞节被毁了! Planet Vulcan 不存在

2018 年,天文学家与 Dharma Planet Survey (DPS) 宣布可能探测到 40 Eridani b, 波江座 40 星系中的一颗太阳系外行星。 这个三合星系统距离我们仅 16.3 光年,恰好是热门系列中火神星所在的地方。 根据对该系统主星(波江座 40 A)的视向速度测量,发现团队估计“火神星”是一颗质量是地球数倍(超级地球)的岩石行星,轨道周期为 42 天左右。

从那以后,这颗系外行星的存在一直是一个有争议的话题。 2021 年发布的一项研究得出结论,该信号是误报,但争论仍在继续。 现在,根据一个国际研究小组的一项新研究,检测到 40 Eridani b 是误报 天文学家误认为系外行星。 该研究是系外行星档案审查的一部分,旨在确定有希望进行后续研究的候选者。 因此,虽然“Vulcan”目前不在讨论之列,但这些结果可能会在未来几年带来其他激动人心的发现。

该研究最近被接受发表在 天文杂志由研究人员进行 美国宇航局系外行星科学研究所 (NExScI)、NASA 喷气推进实验室、NASA 艾姆斯研究中心、 魏茨曼科学研究所, 这 UCO/利克天文台, 这 汉堡天文台, 这 卡希尔天文学与天体物理学中心, 这 李政道研究所, 这 卡内基科学研究所, 这 澳大利亚天体生物学中心以及美国、澳大利亚和中国的多所大学和研究机构。

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LUVOIR-A 望远镜概念的艺术家插图。 图片来源:美国宇航局

该研究的重点是通过径向速度法 (RV) 确定的系外行星候选者,这些候选者是 NASA/NSF 极精密径向速度工作组。 这种方法包括监测恒星来回运动的迹象,这可能表明轨道行星正在与它们发生引力相互作用。 目的是通过下一代太空望远镜(如 Habital Explonet 天文台 (HabEx), 大型紫外/光学/红外测量仪 (LUVOIR),和 星影会合 任务。

这些任务将具有分辨率和灵敏度,可以使用直接成像方法 (DI) 研究更小的岩石系外行星,这些系外行星绕着更靠近它们的太阳(类地行星预计居住的地方)运行。 这种方法包括使用日冕仪来阻挡恒星的亮度,以便可以看到从轨道行星大气层反射的任何光。 然后可以使用光谱仪分析这种光以确定大气的化学成分,从而使天文学家和天体生物学家能够对行星的宜居性施加更严格的限制。

在某些情况下,天文学家甚至可以检测到红色植被边缘——表明地表光合作用的红外光谱。 这些研究与概述的目标一致 Astro2020 十年调查,这需要一个 6 米(~20 英尺)红外、光学和紫外线 (IR/O/UV) 太空望远镜来搜索岩石系外行星(被称为 宜居世界天文台). 为了准备这些搜索,由 凯瑟琳·拉里奥蒂斯,俄亥俄州立大学 (OSU) 的一名研究生,彻底审查了 RV 行星列表,以最大限度地发挥科学回报的潜力。 正如他们在研究中所说:

“为未来 DI 任务选择的恒星必须符合与其相关的标准 [effective temperature] Teff、亮度(例如 Vmag)、光度、多重性和与地球的距离。 从地球上看,最重要的是一颗可能适合居住的行星在其围绕恒星的轨道上所能达到的最大分离度。”

显示如何测量径向速度的动画。 图片来源:Alysa Obertas/维基媒体

迄今为止,RV 方法仍然是检测系外行星潜在信号的第二大流行方法。 的 发现5300颗系外行星, 超过一千 (19.4%) 使用此方法检测或确认。 不幸的是,RV 也有一些可能导致误报的缺点。 对于某些类型的恒星,周围的气体包层会膨胀和收缩,从而产生恒星在移动的错觉。 表面有“亮点”的恒星也是如此,这会产生与恒星自转一致的光谱变化。

这已被证明是 40 Epsilon A b 的情况,它有一个假定的轨道周期 close 到恒星预测的自转周期——37 到 43 天。 研究小组声称对此最好的解释是系外行星的存在,但也承认他们检测到的可能是旋转信号。 然而,他们当时无法准确评估 40 Epsilon A 的自转情况,因此结果尚无定论。 根据迄今为止从该系统获得的所有数据,Laliotis 和她的同事得出结论,该信号是由恒星活动引起的。

他们写道,这表明 close 信号与(现在)约束良好的恒星自转周期之间的相关性:

“仔细观察周期图,我们注意到 37 天周期信号非常 close 到 42 天信号的年度别名,并照此报告。 365 天的信号可能是由这颗恒星的窗函数驱动的,因为相位折叠拟合清楚地表明,由于季节性观测限制,轨道相空间的很大一部分 (>25%) 无人居住。 因此,我们将其归类为误报信号。”

艺术家对在三星系统 (Gliese 667) 内运行的超级地球的印象。 学分:ESO

除了排除“Vulcan”的存在外,该研究还得出结论,其他几个 RV 信号可能是误报。 其中包括 82 Eridanus c,这是一颗岩石超级地球,围绕一颗距离地球约 19.8 光年的类太阳恒星运行。 2011 年报告了一个与 40 天的轨道周期相吻合的信号,但此后被归因于恒星的自转周期。 还有 高清85512,一颗距离地球 37 光年的 K 型(橙矮星)恒星,2011 年在那里报道了另一颗超级地球(HD 85512 c)。

预测的轨道周期(54.43 天)也很 close 达到峰值 RV 测量值(51 至 58 天)。 最后,还有 HD 114613 b,这是一颗类土星气态巨行星,2014 年报道称它围绕着一颗距离地球 66.7 光年的类太阳恒星运行。 鉴于 3827 天信号与恒星自转周期之间的重叠(以及此后一直未检测到的事实),Latiolis 和她的同事将此信号归因于恒星的长周期磁周期。 但这并不都是坏消息和误报,因为该研究还证实了两名候选人的存在。

这包括之前检测到的 HD 192310 系外行星,这是另一颗位于 28.7 光年外的 K 型橙矮星。 2011 年,根据 RV 数据,该系统报告了两个类似海王星的候选者,此后又检测到多个信号。 根据 拉利奥蒂斯 和她的同事们,指定为 HD 192310 IV 的信号很可能是一颗轨道周期约为 24.5 天的系外行星。 第二个信号,HD 146233 III (18 Scorpii),对应于一颗系外行星围绕一颗距离我们 46.1 光年的类太阳恒星,其轨道周期为 close 至 20 天。

呃,好吧。 你赢了一些。 你失去了一些。 或者,在这种情况下,您将失去一颗科幻星球。 你又获得了两个具有不确定科幻价值的东西。 在接下来的几年里,由于下一代望远镜和研究缩小了对有前途候选者的搜索范围,我们可以找到超出我们所有科幻预期的系外行星!

延伸阅读: 科学警报, arXiv