一种新型的天文观测有助于揭示类似海王星的系外行星的可能的进化历史。
为了研究一个叫做DS Tuc Ab的非常年轻的行星,哈佛和史密森尼大学天体物理学中心领导的团队由六位卡内基天文学家(Johanna Teske,Sharon Wang,Stephen Shectman,Paul Butler,Jeff Crane和Ian Thompson)共同开发,建模工具。他们的工作将发表在《天体物理学期刊快报》上,这是首次测量了一个小于4500万年的行星(即太阳系年龄的1/100左右)的轨道倾斜。
CfA的主要作者乔治·周说:“从形成行星到我们看到行星之间,可能会发生很多事情。”“我们发现的绝大多数行星已经成熟,我们不知道它们年轻时的状态。”
DS Tuc Ab是一颗热的海王星,它在相对平坦的平面上以短短的八天周期在两星系统中绕着一颗恒星运行。
新南威尔士大学的本·蒙特(Ben Montet)解释说:“ DS Tuc Ab处于一个有趣的时代,因为它围绕其主恒星形成的气体和尘埃旋转盘已经消散,”卡内基小组也是该杂志的共同作者,该杂志发表在《天文杂志》上,并使用另一种技术研究了该行星。“我们可以看到这颗行星,但我们认为它还太年轻,以至于其他遥远恒星的轨道无法操纵它的路径。”
DS Tuc Ab是由达特茅斯(Dartmouth)的伊丽莎白·牛顿(Elisabeth Newton)及其团队于2019年使用来自NASA的TESS任务的数据发现的。意大利国家天体物理研究所的科学家于同年发表了平行发现论文。
不久之后,研究人员开始使用智利卡内基Las Campanas天文台的麦哲伦黏土望远镜上的Planet Finder光谱仪观测行星。他们的目标是确定新形成的行星在过去是否经历了一些混沌动力学相互作用。天文学家经常在轨道上发现其他恒星周围的行星与我们自己的太阳系中的行星完全不同。由于外行星的拖轮,在极地甚至逆行轨道上发现了一些。
为了回答这个问题,研究人员观察了DS Tuc Ab在其宿主恒星前通过的情况,以测量该行星对星光的影响。例如,如果行星在穿过恒星表面时阻挡了相等数量的光,则这将表明轨道排列正确。
但是,DS Tuc Ab的主恒星上有大量的恒星斑,因此很难进行此测量。为了应对这些挑战并确定行星和恒星系统的特征,科学家开发了他们的新技术来追踪年轻的行星在其轨道上的活动。他们通过同时模拟行星如何阻挡穿过恒星表面的光以及恒星的冷点如何改变其发出的固有光来实现这一目标。
特斯克说:“展望未来,这个系统将使天文学家对婴儿期的行星有更好的了解。”“我们对'热海王星'如何移动或形成如此靠近它们的恒星特别感兴趣。”
这是一个长期存在的天文学奥秘,DS Tuc Ab可能处于完美的位置以帮助解决。它的年轻意味着它可能没有形成更远的距离,而被碰撞或其他外力踢向了它的宿主。但是它相对平坦的轨道倾斜表明它也没有通过与它的恒星的同伴互动而被拉到这个位置。