天文學家探測到第二顆圍繞兩顆恒星運行的行星
時間：2025-12-07 02:29:38 來源：桑間濮上網 作者：娛樂 閱讀：657次
藝術家對開普勒-16b的印象，開普勒-16b是學家星運行的行星已知的第一顆明確圍繞雙星運行的行星，也就是到第所謂的環雙星。這顆可以在前景中看到的顆圍顆恒行星是由NASA的開普勒任務發現的。(Credit: NASA/JPL-Caltech/T. Pyle)
（神秘的繞兩地球uux.cn）據美國物理學家組織網（作者：Evan Gough, Universe Today）：圍繞雙星運行的行星處境艱難：它們必須與兩顆獨立恒星的引力相抗衡。與環繞雙星行星所經歷的天文探測過程相比，圍繞太陽這樣一顆恒星的學家星運行的行星行星形成相對簡單。直到最近，到第天文學家還不確定它們是顆圍顆恒否存在。
天文學家很少發現有行星環繞的繞兩雙星。這可能是天文探測因為它們很罕見，也可能是學家星運行的行星因為很難發現；可能兩者都有。現在，到第一組研究人員已經發現了一顆擁有不止一顆行星的顆圍顆恒雙星。這只是繞兩多行星雙星系統的第二個例子。關于這些類型的太陽系，它告訴我們什么？
該系統被稱為TOI-1338，是一顆距離畫蛇座1300光年的雙星。TOI-1338 a是一顆1.12太陽質量的主序星，TOI-1338 b是一顆0.3太陽質量的M矮星（紅矮星）。這個恒星系統大約有44億年的歷史。
2017年，美國國家航空航天局戈達德太空飛行中心的一名暑期實習生發現了第一顆圍繞雙星的行星。TOI-1338b是一顆環繞雙星的行星，大約有33個地球質量，大小介于土星和海王星之間。它圍繞雙星運行95天。
在數據中很難找到圍繞雙星的行星，因為恒星之間會相互遮擋，使得行星凌日很難辨別。它們的凌日也可能是不規則的，并且它們只能在雙星中的一顆之前凌日。TOI-1338b的凌日不規則，每93到95天發生一次，因此它是非周期性的。由于兩顆恒星都在移動，凌日的深度也會有所不同。
TOI 1338 b圍繞恒星的軌道角度隨時間而變化，因此從我們的角度來看，2023年之后，凌日將有8年的差距。這一差距使天文學家相信，那里還有許多其他的環雙星行星，但我們必須在適當的時間進行觀測才能找到它們。(Credit: NASA Goddard Space Flight Center)
由于TOI-1338b的傾斜，從我們的角度來看，它將在2023年11月停止在恒星前方凌日。然后在大約2031年，我們將再次看到凌日。
現在天文學家已經發現了第二顆圍繞TOI-1338運行的行星。它被稱為TOI-1338/BEBOP-1c，他們使用徑向速度法而不是凌日法找到它。BEBOP這個名字來自一個觀察項目。作者在論文中解釋道：“為了增加已知的環繞雙星行星的數量，并為使用凌日法發現的系統提供準確的質量，我們啟動了一項徑向速度觀測調查，專門用于探測環繞雙星行星，稱為軌道行星護送的雙星（BEBOP）。”。
研究人員在一篇題為“發現的第一顆徑向速度的環繞雙星行星”的論文中報告了他們的發現。該論文已被《自然天文學》雜志接受發表，并可在arXiv預印本服務器上獲得。主要作者是英國伯明翰大學物理與天文學院的博士生馬修·R·斯坦丁。
這顆新行星是一顆大約65地球質量的氣體巨星。它的軌道比TOI-1338b更寬，軌道周期約為215天。天文學家使用HARPS和ESPRESSO光譜儀收集的徑向速度數據發現了它。這一發現標志著天文學家首次使用徑向速度發現了一顆環雙星行星，該系統也是第二個發現的多行星環雙星系統。
這張研究圖詳細顯示了TOI-1338系統。行星c的軌道比行星b寬得多，兩者都不在系統的適居區內。(Credit: Standing et al. 2023)
天文學家對環繞雙星非常感興趣。它們在科幻小說中很常見，但直到開普勒任務發現第一個才被證實。它被稱為開普勒-16b，它有自己的獨特之處。它在天文學家認為是雙星系統中行星內部極限的半徑之內。開普勒16b沒有兄弟行星。
現在我們知道有12顆環繞雙星，其中兩顆在多行星系統中。天文學家發現的第一個環繞雙星系統的多行星被稱為開普勒-47，它有三個已知的外植體。BEBOP觀測計劃旨在發現更多的環繞雙星行星，并對它們進行更多的辨別。它的主要目標是找到更多的行星，并通過克服開普勒的一些觀測偏差來實現這一目標。
雙星系統比我們這樣的單星系統復雜得多。雙星以更可預測的單星系統所沒有的方式擾亂行星的形成。雙星在原行星環境中創造了惡劣的條件。天文學家過去認為，這些系統中的行星會遭受災難性的碰撞，或者會被引力擾動拋出它們的系統。但所有這些最近的發現都表明這不一定是真的。通過發現更多的環繞雙星行星，并描述它們與單恒星行星的相似性和不同性，天文學家將了解到行星是如何形成和遷移的。
研究環繞雙星行星的難點之一是確定它們的質量。BEBOP的設計目的不僅是尋找行星，而且更準確地測量它們的質量。這一點很關鍵，因為知道它們的質量有助于確定哪些是蓬松的，因為它們的大氣環境適合于大氣光譜。BEBOP不僅發現了第二顆行星，而且更準確地測量了TOI-1338內行星的質量。
發現另一個多行星環繞雙星系統并確定其質量是一項重要發現。雖然這些系統顛覆了行星形成模型的某些部分，但最終會使我們的模型更加精確。
這項研究的數據說明了天文學家在TOI-1338中發現的情況。紅色插圖顯示了與恒星相關的14.6天雙星周期，藍色插圖顯示了TOI1338/BEBOP1c的215.5天周期。(Credit: Standing, et al. 2023)
研究人員表示，在某個時刻，TOI-1338/BEBOP-1c有可能穿過主星，但他們無法確定何時。這是盡管行星和恒星之間的錯位。他們寫道：“一開始，行星雙星失準使凌日可能性更大，這似乎有違直覺。”。根據作者的說法，這是因為行星的天空傾角圍繞著雙星的天空傾角擺動，最終，行星的傾角將接近90度。這意味著“……絕大多數圍繞食雙星運行的環繞雙星行星最終都會過境。”
該團隊還研究了雙星周圍其他行星的問題。目前還沒有探測到任何行星，但可能還沒有。雖然他們不能確定是否還有其他行星，但他們計算并繪制了任何潛在探測的限制。
該研究的密度圖顯示了研究人員方法的檢測極限。這很復雜，但它基本上表明，他們的方法“……在長達2000天的時間內對額外的亞土星質量行星很敏感，而我們對接近不穩定極限的海王星質量行星則很敏感。”(Credit: Standing, et al. 2023)
研究雙星周圍的環繞雙星行星的問題之一是，我們所知的大多數行星都太微弱了。這意味著，對于包括新行星TOI-1338/BEBOP-1c在內的大多數行星來說，沒有機會利用光譜學探測它們的大氣層。但它之前發現的兄弟，TOI-1338b，可能被照亮了。“因此，”研究人員寫道，“盡管TOI-1338/BEBOP-1b可能存在挑戰，但它是我們揭示環繞雙星行星大氣組成的唯一可能性。”
作者們在論文中寫道：“在目前已知的15顆環雙星系外行星中，TOI-1338/BEBOP-1b是詹姆斯·韋伯太空望遠鏡目前唯一可以進行透射光譜研究的行星。如果我們要揭開環雙星類塔圖因外大氣層的神秘面紗，TOI-1338/BEBOP-1系統提供了新的希望。”。
(責任編輯：熱點)
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