大气体行星“专属陪伴”在主恒星周围

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科学家通过双子座天文台的观测发现了一种十分独特的现象，在很多不同类型的恒星周围，与恒星保持很远距离的大气体行星十分罕见。大型得气体行星似乎倾向于伴随在主恒星或父母恒星的周围，目前的行星形成的理论难以给出合适的解释。对太阳系外的行星的发现变得十分寻常，天文学家使用了各种观测方法，在太阳系外发现了数以千计的行星。双子座天文台在搜索行星时采用了直接成像技术，行星观测有距离远和视野开阔的特点。双子座天文台的科学团队发现，大型气体行星在不同类型恒星的周围有非常少的数量，少量的大型气体行星趋向于伴随在主恒星的周围。
双子座天文台行星搜索项目的主要成员、夏威夷大学天文学院的迈克尔·刘解释说，大气体行星似乎有在恒星父母身边依附的偏好，好似在人类的传统社会中，子女和孙子女与父母长辈在一起生活，在大家庭中“抱团取火”。大多数巨大的气体行星似乎避免了与父母恒星的远离，很少在遥远的轨道独自运转。科学团队试图在遥远距离发现大气体行星，观测的范围超过了天王星、海王星与太阳的距离，太阳系内的天王星和海王星与太阳的距离相对遥远，这是两颗太阳系内的大型气体行星。科学团队发现，太阳系外距离主恒星十分遥远的大气体行星十分稀少。
科学团队的行星搜索项目得到了国家科学基金会和NASA的资助，研究的目的是更好地理解大气体行星的形成机制。行星轨道的距离是一个关键指标，天文学家在验证系外行星形成的理论时涉及到行星距离的指标。科学团队对质量大于太阳的恒星和不同类型的恒星进行了观测，以太阳系内的气体行星作为参考对象，太阳系内最大的两颗气体行星——木星和土星与太阳的距离是地球与太阳距离的近10倍。科学团队的发现可能有普遍性，巨大的气体行星很少分布在远离主恒星的轨道。



大气体行星在不同类型主恒星的遥远距离上十分少见，但不是所有的大气体行星都近距离地靠近它们的主恒星。2008年，天文学家使用了位于夏威夷莫纳克亚的双子座天文台北方和W.M凯克天文台的望远镜，对恒星HR8799周围的行星进行了直接成像的观测，在恒星HR8799的远距离位置发现了一颗大气体行星，该行星与主恒星的距离是地球与太阳距离的25到70倍。天文学家在2008年观测了少量恒星，从2008年的个别发现难以判定，距离主恒星遥远的大气体行星十分常见，天文学家在2008年发现了一颗距离遥远的大气体行星，只是个例，不是普遍的现象。双子座天文台的观测结果纠正了以2008年的天文发现为依据得到的简单推论，大气体行星出现在远离主恒星的位置，可能是某种不同寻常的现象，大多数大气体行星都出现在距离主恒星比较近的轨道上。
过去的20多年，天文学家掌握了一个基本事实，巨型气体行星通常出现在主恒星附近的位置。运用双子座天文台的直接成像技术，他们证实了一种典型而非特例的现象，大气体行星通常避开距离遥远的轨道，趋向于驻守在与主恒星相对近的位置。科学团队探测了在年轻恒星周围的尘埃盘出现的空洞现象，长期以来，天文学家都在怀疑尘埃盘的空洞与在轨运转的行星的引力有关，尘埃盘内的碎片被行星吸附，在尘埃盘中留下很多空洞。天文学家感兴趣的是什么类型的行星造成了尘埃盘中的空洞，尘埃碎片怎样制成了空洞。



欧洲南方台的扎希徳·瓦哈伊研究了在年轻恒星周围的尘埃盘中产生的空洞，大质量行星似乎没有造成尘埃盘中的空洞，小质量行星可能对尘埃盘空洞的形成产生了直接影响。天体团队目前没有直接观测到小质量行星，马克斯·普朗克研究所之天文学所的贝斯·比勒解释说，年轻恒星的亮度更大，周围的行星更容易被观测到，在所在的轨道找到大体积的气体行星。NASA开普勒行星的搜索活动表明，在其它恒星周围，大于地球直径和小于太阳系内水星轨道半径的行星大量存在。天文学家通过使用双子座天文台的红外线仪器（NICI）发现，恒星周围的大于太阳系内海王星轨道半径的巨型气体行星十分罕见。
天文学家将发布双子座天文台的行星直接成像图谱，这是天文史上的第一次，人们从图谱中可以看到，巨大的气体行星出现在主恒星之外的轨道，太阳系外的大气体行星与太阳系内的大气体行星十分相似，《天体物理学》杂志发表了科学团队的观测成果。迈克尔·刘科学团队的成员来自夏威夷大学、亚利桑那大学、普林斯顿大学、牛津大学、巴西的圣保罗大学、巴西的米纳斯·吉拉斯大学、加拿大的多伦多大学、加州大学圣克鲁兹分校、东京工业大学；莫纳克亚天文台、欧洲南方天文台、双子座天文台；马克斯·普朗克研究所之天文学所、华盛顿的卡耐基研究所、空间望远镜研究所、NASA戈达德飞行中心。
行星离主恒星的距离或行星的轨道半径是一项重要的天文指标，对人们理解行星形成的理论有直接的参考价值。2008年，天文学家在一颗恒星周围的十分遥远的距离上发现了一颗大气体行星，只是个别的事实，太阳系内的气体行星也是如此，大气体行星——天王星和海王星与太阳的距离十分遥远，人们不能得出一个结论，大气体行星一般位于距离主恒星十分遥远的轨道上。以夏威夷大学为主的科学团队使用了双子座南北全空域天文台，对很多颗的不同的恒星进行了观测，他们发现大气体行星通常位于与主恒星的距离较近的位置。太阳系内的巨大气体行星——木星和土星则距离太阳较近。科学认识在观测仪器改进的基础上得到提升，科学家不断纠正过去片面而错误的认识。



（编译：2021-7-1）