VLBA 的双星行星系统的第一个完整 3D 视图

图片来源:Sophia Dagnello,NRAO/AUI/NSF。

通过精确追踪附近恒星在太空中运动中的微小、几乎难以察觉的摆动,天文学家发现了一颗类似木星的行星围绕该恒星运行,该恒星是双星对之一。 他们的工作使用美国国家科学基金会的超长基线阵列 (VLBA),首次确定了双星对和围绕其中一颗行星运行的行星轨道的完整 3 维结构。 天文学家表示,这一成就可以为行星形成过程提供有价值的新见解。

尽管迄今为止已经发现了 5,000 多颗系外行星,但只有三颗使用产生这一发现的技术——称为天体测量法——被发现。 然而,墨西哥国立自治大学 (UNAM) 的萨尔瓦多·库里尔 (Salvador Curiel) 说,确定包括行星在内的双星系统的 3D 结构的壮举“无法通过其他系外行星发现方法实现”。

“由于大多数恒星都处于双星或多星系统中,因此能够理解像这样的系统将有助于我们总体上了解行星的形成,”居里尔说。

这两颗恒星合称为 GJ 896AB,距离地球约 20 光年——close 以天文标准衡量的邻居。 它们是红矮星,是我们银河系中最常见的类型。 行星绕其运行的较大的那颗拥有我们太阳质量的 44% 左右,而较小的那颗则约为太阳质量的 17%。 它们相隔大约海王星与太阳的距离,每 229 年相互绕行一次。


在这位艺术家的构想中,一颗小恒星(橙色)被一颗类似木星的行星(蓝色)和一颗更远的伴星(红色)环绕。 学分:Sophia Dagnello,NRAO/AUI/NSF

在对 GJ 896AB 的研究中,天文学家将 1941 年至 2017 年期间对该系统的光学观测数据与 2006 年至 2011 年期间的 VLBA 观测数据相结合。然后,他们在 2020 年进行了新的 VLBA 观测。整个大陆 VLBA 的超清晰分辨率——看到细节的能力——随着时间的推移对恒星的位置进行了极其精确的测量。 天文学家对数据进行了广泛的分析,这些数据揭示了恒星的轨道运动以及它们在太空中的共同运动。

对较大恒星运动的详细追踪显示出轻微的摆动,揭示了这颗行星的存在。 摆动是由行星对恒星的引力效应引起的。 恒星和行星围绕它们之间的一个位置运行,该位置代表它们的共同质心。 当那个被称为重心的位置离恒星足够远时,就可以检测到恒星围绕它的运动。

天文学家计算出这颗行星的质量大约是木星的两倍,每 284 天绕这颗恒星运行一次。 它与恒星的距离略小于金星与太阳的距离。 这颗行星的轨道与两颗恒星的轨道倾斜大约 148 度。

UNAM 和马克斯普朗克射电天文学研究所的 Gisela Ortiz-León 说:“这意味着这颗行星围绕主星的运动方向与围绕主星的次星的运动方向相反。” “这是第一次在与可能是在同一个原行星盘中形成的致密双星系统相关的行星中观察到这种动态结构,”她补充说。

艺术家的动画展示了双星对和行星围绕其中一颗恒星运行的轨道运动。 学分:Sophia Dagnello,NRAO/AUI/NSF

“对这个系统和类似系统的额外详细研究可以帮助我们深入了解行星是怎样在双星系统中形成的。形成机制有不同的理论,更多的数据可能表明哪个最有可能,”乔尔·桑切斯-贝穆德斯说,UNAM。 “特别是,目前的模型表明,这么大的行星不太可能成为这么小的恒星的伴星,所以这些模型可能需要调整,”他补充说。

天文学家说,天体测量技术将成为表征更多​​行星系统的宝贵工具。 美国国家射电天文台的 Amy Mioduszewski 说:“我们可以用计划中的下一代 VLA (ngVLA) 做更多这样的工作。” “有了它,我们或许能够找到像地球一样小的行星。”

天文学家在 9 月 1 日的《天文学杂志》上报告了他们的发现。