2025-03-01
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插圖:一顆類似海王星的行星被其母行星拖曳穿越太空,同時(shí)展示了銀河系中心附近恒星的速度,越長(zhǎng)且越紅的軌跡代表恒星運(yùn)動(dòng)速度越快。圖片來(lái)源:Robert Lea (使用Canva制作) / NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (Caltech-IPAC)
這是一只鳥?還是一架飛機(jī)?都不是,這是超級(jí)海王星!不過(guò),這顆模仿超人般的行星并不是獨(dú)自在太空中飛馳。它正被母行星拖拽著前進(jìn)。
NASA的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一顆疑似超高速恒星,正拖著一顆類似海王星的行星在太空中疾馳。這個(gè)系統(tǒng)似乎以每小時(shí)120萬(wàn)英里(每小時(shí)190萬(wàn)公里)的驚人速度移動(dòng)。如果這一發(fā)現(xiàn)得到證實(shí),這將是迄今為止觀測(cè)到的最快的系外行星系統(tǒng)。
我們認(rèn)為這是一顆所謂的超級(jí)海王星,圍繞著一顆低質(zhì)量恒星運(yùn)行,如果它在我們的太陽(yáng)系中,其軌道距離將介于金星和地球之間,NASA戈達(dá)德太空飛行中心的研究員、該團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人肖恩·特里(Sean Terry)在接受訪時(shí)表示。 如果是這樣,它將成為有史以來(lái)發(fā)現(xiàn)的第一顆繞超高速恒星運(yùn)行的行星。
這一系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)最早可以追溯到2011年,當(dāng)時(shí)通過(guò)一次巧合的對(duì)齊以及愛(ài)因斯坦在1915年提出的廣義相對(duì)論中首次預(yù)測(cè)的現(xiàn)象,科學(xué)家們得到了初步線索。
當(dāng)行星經(jīng)過(guò)與其無(wú)聯(lián)系的背景恒星時(shí),引力透鏡效應(yīng)對(duì)行星獵手來(lái)說(shuō)變得非常有用。這些行星扭曲空間的方式會(huì)導(dǎo)致從地球觀測(cè)時(shí)恒星位置的微小偏移。
此插圖展示了一個(gè)夸張的微型引力透鏡效應(yīng)場(chǎng)景。(圖片來(lái)源:Robert Lea(使用Canva制作))
因此,這種被稱為“微引力透鏡”的效應(yīng)可以用來(lái)探測(cè)太陽(yáng)系以外的暗行星,而這些行星使用傳統(tǒng)的光學(xué)天文學(xué)方法實(shí)際上是看不見(jiàn)的。
在這種情況下,研究團(tuán)隊(duì)檢測(cè)到一個(gè)微引力透鏡信號(hào),表明存在兩個(gè)天體。他們確定其中一個(gè)透鏡天體的質(zhì)量大約是另一個(gè)的2300倍,但由于距離太遠(yuǎn),無(wú)法確定這兩個(gè)天體的確切質(zhì)量。
“確定質(zhì)量比很容易,” 馬里蘭大學(xué)帕克分校和NASA戈達(dá)德的高級(jí)研究科學(xué)家、團(tuán)隊(duì)成員大衛(wèi)·貝內(nèi)特(David Bennett)說(shuō)。 “但計(jì)算它們的實(shí)際質(zhì)量要困難得多。”
貝內(nèi)特是2011年發(fā)現(xiàn)背后的團(tuán)隊(duì)成員之一,當(dāng)時(shí)他們推測(cè)這兩個(gè)透鏡天體可能是一顆質(zhì)量約為太陽(yáng)五分之一的恒星和一顆質(zhì)量是地球29倍的行星。
另一種可能是,第一個(gè)天體是一顆更近的“流浪行星”,沒(méi)有母星,質(zhì)量約為木星的4倍。這將使第二個(gè)透鏡天體成為與這顆行星的衛(wèi)星。
此插圖展示了銀河系中心附近的恒星。每顆恒星都有一個(gè)彩色軌跡顯示其速度——軌跡越長(zhǎng)、越紅,恒星移動(dòng)得越快。(圖片來(lái)源:NASA/JPL-Caltech/R. Hurt(Caltech-IPAC))
為了結(jié)束這種困惑,貝內(nèi)特加入了新的團(tuán)隊(duì),他們開(kāi)始仔細(xì)分析夏威夷凱克天文臺(tái)和恒星追蹤航天器蓋亞(Gaia)收集的數(shù)據(jù)。
研究團(tuán)隊(duì)推斷,如果這對(duì)透鏡天體確實(shí)是一顆流浪行星及其衛(wèi)星,那么在缺乏背景星光透鏡效應(yīng)的情況下,它們將是不可見(jiàn)的。
然而,如果這是一顆恒星拖拽著超級(jí)海王星,那么盡管行星本身太暗而無(wú)法被直接觀測(cè)到,但恒星的光應(yīng)該使其可被識(shí)別。
這一搜索似乎取得了成功。研究人員發(fā)現(xiàn)了一顆距離地球約24,000光年的極為可疑的恒星。這顆恒星位于銀河系的中心凸起區(qū)域,那里的天體密集分布。
隨后,研究團(tuán)隊(duì)查看了這顆恒星在2011年的位置,并將其與2021年的位置進(jìn)行了比較。十年間位置的變化揭示了該系統(tǒng)的高速運(yùn)動(dòng)。
年輕的恒星LL Ori及其周圍的弓形激波,由哈勃望遠(yuǎn)鏡拍攝。(圖片來(lái)源:NASA和哈勃遺產(chǎn)團(tuán)隊(duì)(STScI/AURA);致謝:C. R. O’Dell(范德比爾特大學(xué)))
盡管科學(xué)家們估計(jì)這顆恒星正以每小時(shí)120萬(wàn)英里的速度拖拽著它的系外行星,但他們目前所研究的只是它在二維空間中的運(yùn)動(dòng)。
這個(gè)恒星系統(tǒng)可能還在向地球靠近或遠(yuǎn)離地球。如果是這樣,它的速度可能會(huì)超過(guò)每小時(shí)130萬(wàn)英里(每秒600公里)。
這一點(diǎn)非常重要,因?yàn)檫@一速度超過(guò)了銀河系的逃逸速度。這意味著這顆超高速恒星及其行星可能注定要逃離銀河系,進(jìn)入星際空間,盡管這一過(guò)程將需要數(shù)百萬(wàn)年。
研究團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在將嘗試最終確定2011年發(fā)現(xiàn)的透鏡天體是否確實(shí)是這顆嫌疑恒星。
“如果高分辨率觀測(cè)顯示這顆恒星只是保持在相同的位置,那么我們可以確定它不是引發(fā)信號(hào)的那個(gè)系統(tǒng)的一部分,”團(tuán)隊(duì)成員、馬里蘭大學(xué)研究員阿帕娜·巴塔查里亞(Aparna Bhattacharya)說(shuō)?!斑@將意味著流浪行星和外衛(wèi)星模型更有可能成立?!?
除了這個(gè)系統(tǒng)之外,該團(tuán)隊(duì)和其他科學(xué)家現(xiàn)在將嘗試發(fā)現(xiàn)更多與超高速恒星相關(guān)的行星。當(dāng)南?!じ窭姿埂ち_曼太空望遠(yuǎn)鏡(Nancy Grace Roman Space Telescope)于2027年5月發(fā)射時(shí),這一搜索將得到極大推動(dòng)。
“在這種情況下,我們利用MOA望遠(yuǎn)鏡的廣視野進(jìn)行初步觀測(cè),然后使用凱克望遠(yuǎn)鏡和蓋亞望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行更高分辨率的后續(xù)觀測(cè),但得益于羅曼望遠(yuǎn)鏡的強(qiáng)大視野和計(jì)劃中的觀測(cè)策略,我們將不再需要依賴其他望遠(yuǎn)鏡,”特里說(shuō)?!傲_曼望遠(yuǎn)鏡將完成所有工作?!?
美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)的羅曼太空望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目已成功集成了重要組件,增強(qiáng)了其研究暗物質(zhì)和系外行星等天文現(xiàn)象的能力。該項(xiàng)目仍將按計(jì)劃于 2026 年完成,并計(jì)劃于 2027 年 5 月發(fā)射。資料來(lái)源:美國(guó)國(guó)家航空航天局戈達(dá)德太空飛行中心
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