紧密的轨道星可能会使行星更小商业运营

2018-05-15

这幅漫画解释了为什么在系统中存在第二颗恒星的情况下,可能需要修改一些系外行星的报告大小。学分:NASA / JPL-Caltech

em新的研究表明,两颗紧密相邻的恒星可能会以图像的形式出现在一个单一的光点上,这使得行星看起来不像以前想象的那么密集。 / em

在寻找类似我们自己的行星时,比较重要的一点是行星的密度。低密度告诉科学家一颗行星更可能像木星一样是气体,高密度与地球等岩石行星相关。但是一项新的研究表明,由于系统中隐藏着第二颗恒星,有些人的密度低于以前的想象。

当望远镜凝视特定的天空斑点时,它们不能总是区分一颗星和两颗星。一个由两颗紧密的轨道运行的恒星组成的系统可能会出现在图像中作为一个单一的光点,甚至可能来自美国宇航局的开普勒太空望远镜等复杂的天文台。加利福尼亚州帕萨迪纳的加州理工学院/ IPAC-NExScI的Elise Furlan和美国宇航局埃姆斯研究中心的史蒂夫霍维尔在天文学期刊上发表的一份研究报告指出,这可能对确定围绕这些恒星之一的行星的大小产生重大影响。加州的硅谷。

“我们了解有多少行星像地球一样小,有多少像木星一样大,可能随着我们获得更多关于它们绕行的恒星的信息而改变,”Furlan说。 “你必须非常了解这颗恒星,才能很好地掌握它行星的特性。”

我们太阳系外一些研究最为深入的行星 - 或系外行星 - 已知会绕孤星运行。我们知道,恒星的居住区内的一颗地球大小的行星开普勒 - 186f围绕着一颗没有伴星的恒星​​(可居住区是岩石行星表面支持液态水的距离)。 TRAPPIST-1是七颗地球大小行星的超酷矮星,它也没有伴侣。这意味着没有第二颗恒星会使行星的直径估计复杂化,因此它们的密度也会增加。

但其他明星有一个附近的伴侣,最近透露高分辨率成像。加州理工学院NASA Exoplanet科学研究所(NExScI)的首席科学家David Ciardi领导了一项大规模的努力,跟踪开普勒用各种地面望远镜研究的恒星。结合其他研究,已经证实开普勒发现行星的许多恒星都有二进制伴星。在某些情况下,绕行这些恒星的行星的直径是在没有考虑伴星的情况下计算出来的。这意味着它们尺寸的估计值应该更小,并且它们的密度要高于它们的真实值。

先前的研究确定,我们太阳附近所有像太阳一样的恒星中,大约有一半的天体具有10,000个天文单位的天文单位(天文单位等于太阳和地球之间的平均距离,9300万英里或1.5亿公里)。基于此,开普勒场中大约15%的恒星可能有一颗明亮而紧密的伴星 - 这意味着这些恒星周围的行星可能不像以前想象的那么密集。

二进制文件的传输问题

当望远镜在它的恒星前面发现一个行星横穿 - 这个事件被称为“过境” - 天文学家测量了恒星亮度的明显减少。在运输过程中阻挡的光线量取决于行星的大小 - 行星越大,阻挡的光越多,观察到的暗淡程度越大。科学家利用这些信息来确定行星半径的一半。

如果系统中有两颗恒星,望远镜测量两颗恒星的合成光线。但是一颗环绕这些恒星之一的行星只会导致其中一颗变暗。所以,如果你不知道有第二颗恒星,你会低估这个星球的大小。

例如,如果望远镜观察到一颗恒星变暗5%,科学家将确定相对于那颗恒星的过境行星的尺寸。但是如果第二颗恒星增加了它的光线,那么这颗行星必须更大才能产生相同数量的变暗。

如果行星在二元对中围绕着更亮的恒星,系统中的大部分光线都来自该恒星,所以第二颗恒星不会对行星的计算尺寸产生很大影响。但是如果行星绕着较暗的恒星运行,较大的恒星为系统提供了更多的光线,并且对计算出的行星半径的校正可能很大 - 它可能增加一倍,三倍或增加。这将影响行星轨道距离的计算方式,这可能会影响行星是否在可居住区内。

如果恒星的亮度大致相同,则行星的“新”半径比假设来自一颗恒星的光的大约大40%。因为密度是使用半径的立方来计算的,这意味着密度会降低近三倍。这种改正的影响对于较小的行星来说最为重要,因为这意味着曾经被认为是岩石的行星实际上可能是气态的。

新研究

在这项新研究中,Furlan和Howell在开普勒天文台的视野中聚焦了50颗行星,其观测的质量和半径是以前估计的。这些行星全部轨道恒星在1700个天文单位内具有恒星伴星。对于50颗行星中的43颗,先前有关它们尺寸的报道没有考虑到来自第二颗恒星的光的贡献。这意味着对其报告的尺寸进行修改是必要的。

在大多数情况下,行星报告尺寸的变化很小。先前的研究表明,50颗行星中的24颗绕着一个二进制对中更大,更明亮的恒星轨道运行。此外,Furlan和Howell确定,如果这些行星中的其中一个行星太大,如果他们绕行这颗昏暗的伴星,就会变成行星。因此,对于50颗行星中的35颗,公布的尺寸不会有大的变化。

但是对于15颗行星来说,它们无法确定它们是以双星形式绕着较暗的还是较亮的恒星。对于15颗行星中的5颗,所研究的恒星亮度大致相同,所以无论它们绕着哪颗恒星,它们的密度都会大大降低。

伴星的这种效应对于开普勒发现的行星的特征是很重要的,开普勒发现了数以千计的系外行星。对于美国宇航局即将进行的外太空探测卫星(TESS)任务来说,这也将具有重要意义,该任务将在附近,明亮的恒星和小而冷的恒星周围寻找小行星。

“在进一步的研究中,我们希望确保我们正在观察我们相信我们的行星的类型和大小,”豪威尔说。 “正确的行星尺寸和密度对于NASA的詹姆斯韦伯太空望远镜未来对高价值行星的观测至关重要。从大局出发,了解哪些行星很小而且很石,将有助于我们理解我们是如何找到与银河系其他地方一样大小的行星的。“

PDF研究副本:多个恒星系统中行星的密度

来源:喷气推进实验室Elizabeth Landau