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科学家抓住难得的机会观看遥远的恒星系统进化

DS Tuc双星系统仅在太阳年龄的1%处向我们展示了行星如何在其轨道受到外力干扰之前自然地发展。

一个位于距地球150光年的年轻行星,使悉尼西南大学的天体物理学家难得有机会研究正在形成的行星系统。

最近发表在《天文学杂志》上的这项发现表明,DS Tuc Ab行星(在双星系统中绕一颗恒星运行)的形成不受第二颗恒星的引力的严重影响。

悉尼大学新南威尔士大学科学系研究员本杰明·蒙特(Benjamin Montet)博士说:“我们期望第二颗恒星产生的拉力会使曾经环绕主恒星的气体和尘埃旋转盘倾斜,这一过程会使行星的轨道倾斜。”该研究的作者。

“令人惊讶的是,我们没有发现行星轨道受到影响的证据。我们还发现行星是通过相对平静的过程形成的-这意味着类地行星有可能在这样的双星系统中生存。”

蒙特特博士与位于智利拉斯坎帕纳斯天文台的麦哲伦望远镜的国际研究人员团队合作。他们使用了“行星搜寻器”光谱仪来测量Rossiter-McLaughlin效应,该效应是行星轨道与恒星自转之间的相对角度。

他们发现DS Tuc Ab行星在一个相对平坦的平面内绕恒星旋转,该平面与恒星的旋转轴成大约12度倾斜。这种低倾角(称为倾角)表明,来自伴星的引力不会显着倾斜DS Tuc Ab形成的原行星盘的轨道。

尽管太阳系中的行星的倾角都很低,但对于DS Tuc Ab这样的行星来说却是不寻常的。

蒙特特博士说:“大多数相似的行星都以随机角度绕恒星运行,有时甚至达到其恒星轴上方90度。”

“ DS Tuc系统是在恒星生命的早期并没有定义更高的轨道角的第一个证据,它们只是在以后才发生的。”

天然气巨头DS Tuc Ab拥有4000万年的历史,被认为是行星时代的“青少年”。我们知道,只有不到十个如此年轻的行星。

它的年龄是天文学家在外部影响干预之前研究发育系统的独特机会。

蒙特特博士说:“要找出行星系统能维持多久,我们需要的系统还太年轻,无法进行动力相互作用,但又足够老,无法形成行星。DSTuc系统正处于这种利基市场。”

DS Tuc Ab:“热海王星”

DS Tuc Ab行星是一个海王星大小的气体行星,它紧紧围绕其恒星运行-绕恒星旋转一圈仅需8.1天。这些类型的行星因其快速的速度和接近恒星而被称为“热海王星”。

海王星与我们的太阳系不同。

水星即使是距离我们太阳最近的最小和最接近的行星,也要花费近100天才能完成其轨道。我们最接近的气体星球木星需要4300天以上的时间。

巨型气体行星不太可能靠近恒星发展。目前的理解是它们形成的距离越来越远,随着时间的流逝,有一种力使它们向恒星靠近。

科学家们想知道那是什么力量。

蒙特特博士说:“关于热海王星如何如此接近恒星,有两种主要理论。”

“一种理论认为,外力(可能是附近的多体碰撞)会“逼近”他们,使其摆动并最终落在新的轨道上。

“另一个理论是,行星盘内部的平稳过程会产生一种力,该力会逐渐将行星拉近恒星。”

测试倾斜度可以帮助科学家发现起作用的力量。倾斜度低的行星被认为是由光滑的圆盘形过程形成的,而更剧烈的过程将导致随机或高倾斜度。

但是,天文学家最近对宽广的双星可以使年轻行星的轨道围绕其恒星倾斜的建议很感兴趣,尽管这个过程很平稳,但会导致行星具有较高的轨道倾角。

“如果属实,这将颠覆我们关于行星形成的理论!”蒙特博士说。

尽管DS Tuc Ab的低倾斜度不支持该理论,但科学家们正在寻找更多年轻的二进制系统进行测试的天空。

下一代行星系统

从星系系统中学习时,我们今天可以观察到的许多系统都提供了该系统过去的不准确历史。

蒙特特博士说:“现今的系统并不是纯粹的实验室。”

“数十亿年以来,行星-行星和行星-恒星的相互作用会散射,扭转,迁移和扰乱轨道,这使我们今天所看到的与它们最初形成的方式非常不同。”

行星形成需要10到1亿年的时间,但是从地球上看到的大多数行星都更古老。DS Tuc系统具有4500万年的历史,仅是太阳年龄的1%。

蒙特特博士说:“ DS Tuc Ab处于一个有趣的时代。”“原行星盘已经消散,我们可以看到行星,但是对于其他遥远恒星的轨道来说,它还太年轻,无法操纵它的路径。

“它使我们有机会以五十亿岁的恒星无法理解行星形成动力学的方式。”

DS Tuc A是有史以来最年轻的恒星,已经对其自旋轨道对准进行了测量。

搜寻天空

DS Tuc Ab仅在南半球可见。它是去年通过NASA的过境系外行星测量卫星(TESS)任务发现的,该任务是一项全天候的测量任务,旨在在亮星附近发现数千颗系外行星。

蒙特与哈佛大学和卡内基大学的研究人员紧密合作,他们还测量了DS Tuc Ab的倾角,但使用了多普勒断层扫描方法。

蒙特特博士说:“首次对系外行星的搜索是在北半球的设施中进行的,因此他们错过了许多偏南的行星。”

“ NASA的TESS任务正在改变这一现状。它正在寻找以前从未被搜寻过的围绕恒星的所有这些行星。”

蒙特特博士及其团队正在努力寻找和表征年轻恒星周围更多的行星。他们希望研究诸如恒星耀斑和星点之类的恒星活动如何影响行星的探测和宜居性。

美国国家科学基金会研究生院研究员阿迪娜·费恩斯坦(Adina Feinstein)表示:“寻找年轻的行星具有挑战性。我们确实需要了解母星的行为,以便能够发现这些行星的浅信号,而这些浅信号可能会被星点和耀斑所淹没。”在芝加哥大学任研究的共同作者。

蒙特特博士说:“没有理由说像地球这样的行星无法在像这样的热海王星系统中形成和生存。”

“我们只需要出去找到他们。”

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