新闻中心

天文学家确定74颗地球行星的圆轨道

em来自麻省理工学院和奥胡斯大学的最新研究表明,74颗系外行星环绕它们各自的恒星轨道运行,就像我们太阳系的行星一样。 / em

从上面看,我们的太阳系的行星围绕太阳运行的轨道与公牛眼周围的环相似。包括地球在内的每个行星都保持大致圆形的路径,始终保持与太阳相同的距离。

几十年来,天文学家一直在想,太阳系的圆形轨道是否可能在我们的宇宙中是罕见的。现在一项新的分析表明,这种轨道规律性反而是常态,至少对于行星像地球一样小的系统来说。

在一篇将发表在“天体物理学杂志”上的论文中,来自丹麦麻省理工学院和奥胡斯大学的研究人员报告说,距离数百光年远的74颗系外行星围绕着它们各自的恒星轨道运行,就像太阳系行星一样。

em这颗名为开普勒444的古老的太阳般恒星有5颗大小介于水星和金星之间的轨道行星。开普勒444在112亿年前形成,当时宇宙不到当前年龄的20%。这使得开普勒-444成为地球大小行星最古老的已知系统。 / em

这些74颗系外行星的轨道是28颗恒星,与地球的大小大致相同,它们的圆形轨迹与更大质量的系外行星形成鲜明对比,其中一些系外行星非常接近它们的恒星,然后在高度偏心的细长轨道。

“二十年前,我们只知道我们的太阳系,而且一切都是圆形的,所以每个人都期望到处都有圆形轨道,”麻省理工学院物理系访问研究生Vincent Van Eylen说。 “然后我们开始寻找巨大的系外行星,我们突然发现了一系列的怪癖,所以有一个悬而未决的问题,这是否也适用于较小的行星。我们发现对于小行星来说,通告可能是常态。“

最终,范艾伦说,这是在其他地方寻找生活的好消息。在其他要求中,对于一个可居住的行星来说,它必须是大约地球的大小 - 体积小而紧凑,足以由岩石构成,而不是气体。如果一个小行星还保持了一个环形轨道,它将会更加热爱生活,因为它将全年支持一个稳定的气候。 (相比之下,一颗偏心轨道的行星可能会经历剧烈的气候波动,因为它接近轨道,然后远离它的恒星。)

Van Eylen说:“如果偏心的轨道对于可居住的行星来说很常见,那么这对生活来说就是一个很大的担忧,因为它们具有如此大范围的气候特性。” “但是我们发现,可能我们不必太担心,因为循环案件相当普遍。”

明星号码

过去,研究人员利用径向速度计算了大型“天然气巨人”系外行星的轨道偏心率,这种测量恒星运动的技术。当一颗行星绕着一颗恒星运行时,它的引力将拉动恒星,导致恒星以反映地球轨道的方式运动。然而,这项技术对于更大的行星来说是最成功的,因为它们施加足够的引力来影响它们的恒星。

研究人员通常使用转换探测方法找到较小的行星,在这种方法中,他们研究由恒星发出的光线,寻找星光下的暗点,这表明行星何时在那颗恒星前面交叉或“过渡”,瞬间减少其光线。通常,这种方法只能照亮行星的存在,而不是其轨道。但范艾伦和他的同事奥尔胡斯大学的西蒙阿尔布雷希特设计了一种从恒星过境数据中收集轨道信息的方法。

他们首先推论说,如果他们知道一颗行星的质量和半径,那么他们可以计算出一颗行星如果其轨道是圆形的话,它将对这颗恒星的轨道运行多久。恒星的质量和半径决定了它的引力,这反过来影响了行星绕恒星运行的速度。

通过计算一个行星在圆形轨道上的轨道速度,他们就可以估算一个行星的持续时间 - 一颗行星在一颗恒星前面穿过多长时间。如果计算得到的公交线路与实际公交线路相匹配,研究人员推断地球轨道必须是圆形的。如果运输更长或更短,轨道必须更加拉长或偏心。

不那么古怪

为了获得实际的过境数据,该团队查看了美国宇航局开普勒望远镜在过去四年中收集的数据,该望远镜是一个空间观测台,用于勘测天空中的一片片地区,以寻找可居住的行星。该望远镜监测了超过145,000颗恒星的亮度,其中只有一小部分已被详细描述。

该团队选择专注于28颗恒星的质量和半径以前的测量,使用星体学 - 一种测量恒星脉动的技术,它反映恒星的质量和半径。

这28颗恒星承载着多系统系统 - 共有74颗系外行星。研究人员获得了每个系外行星的开普勒数据,不仅要看过境发生的情况,还要看它们的持续时间。考虑到主星的质量和半径,团队计算了每颗行星的轨道是否为圆形,然后将估算的运输时间与开普勒数据的实际运输持续时间进行比较。

Van Eylen和Albrecht发现,计算的和实际的运输时间相匹配,表明所有74颗系外行星保持圆形而不是偏心的轨道。

“我们发现它们中的大多数匹配得非常紧密,这意味着它们非常接近于循环,”Van Eylen说。 “我们非常肯定,如果非常高的怪癖是常见的,我们会看到,我们不这样做。”

范艾伦说,这些小行星的轨道结果可能最终有助于解释为什么更大的行星有更多的极端轨道。

Van Eylen说:“我们想要了解为什么一些系外行星具有非常偏心的轨道,而在其他情况下,比如太阳系,行星轨道大多是循环的。” “这是我们第一次可靠地测量小行星的偏心率,并且看到它们与巨大行星不同,但与太阳系类似,令人兴奋。”

哈佛 - 史密松天体物理中心的天文学家大卫·基平指出,考虑到成千上万颗星星,范艾伦的74颗系外行星样本相对较小。

“我认为具有更多圆形轨道的小行星的证据目前是暂定的,”Kipping说,他没有参与这项研究。 “它促使我们更详细地调查这个问题,看看这是否确实是一种普遍趋势,或者是小样本的一个特征。”

关于我们自己的太阳系,Kipping推测,在一个更大的行星系统样本中,“人们可能将偏心率视为多样性的函数,并且看看太阳系的八个行星是否典型。”

这项研究部分由欧洲研究委员会资助。

出版物:接受ApJ出版

PDF研究副本:过境测光偏心率:开普勒多行星系统中的小行星具有较低的偏心率

资料来源:麻省理工学院新闻社Jennifer Chu

图片:美国宇航局