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隐藏的星星可能会使行星显得更小

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在寻找类似于我们自己的行星时,比较重要的一点是地球的密度。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,有些人的密度比以前想象的要小。

这个漫画解释了为什么在系统中有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。
Credits:NASA / JPL-Caltech

由于望远镜盯着特定的天空,所以不能总是区分一颗星和两颗星。一个由两颗紧密相邻的恒星组成的系统,即使是从美国宇航局的开普勒太空望远镜等先进的天文台,也可能会以图像的形式出现在一个单一的光点上。加利福尼亚州帕萨迪纳市加州理工学院的Elise Furlan和美国宇航局埃姆斯研究中心的史蒂夫·霍维尔(Steve Howell)在“天文学报”(Astronomical Journal)上发表的一份研究报告指出,这可能对确定行星的大小产生重大影响。加州的硅谷。

Furlan说:“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他们轨道的恒星的信息而改变。 “你真的必须很好地了解这颗恒星,才能很好地处理它的行星的性质。”

我们的太阳系外的一些研究得最为充分的行星,或系外行星,已知它们是绕着孤星运行的。我们知道,恒星的居住区中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​​(可居住区是一个岩石行星在其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,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变得复杂,因此它们的密度也是如此。

但是其他明星也有附近的伴侣,最近曝光的高分辨率成像。加州理工学院NASA Exoplanet科学研究所(NExScI)的首席科学家David Ciardi大力推动了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,计算这些恒星绕行星的直径时,并没有考虑到伴星。这意味着他们的大小估计应该更小,其密度高于真实值。

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(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) 。在此基础上,开普勒场的大约15%的恒星可以有一个明亮的,密切的伴侣 - 这意味着这些恒星周围的行星可能比以前认为的密度小。

二进制运输问题

当望远镜在恒星的前方发现一个行星 - 一个称为“运输”的事件时,天文学家测量了恒星亮度的明显下降。在运输过程中被遮挡的光线数量取决于行星的大小 - 行星越大,遮挡的光越多,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。但是绕着这些恒星之一的行星只会让其中一个变暗。所以,如果你不知道还有第二颗恒星,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加上它的光,这颗行星必须更大,才能产生相同数量的调光。

如果这个星球绕着一颗更亮的恒星运行 二元对,系统中的大部分光线都来自那颗恒星,所以第二颗恒星不会对地球的计算尺寸产生很大的影响。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,对计算出来的行星半径的修正可能会很大 - 可能会增加一倍,三倍甚至更多。这将影响地球轨道距离的计算方式,这可能会影响地球是否在可居住地区。

如果恒星的亮度大致相等,那么行星的“新”半径比假设来自一颗恒星的光大约40%。因为使用半径的立方来计算密度,这意味着密度降低近三倍。这种修正的影响对于较小的行星来说是最重要的,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

在新的研究中,Furlan和Howell集中研究了开普勒天文台的50个行星,其观测的质量和半径是以前估计的。这些行星全是轨道恒星,恒星的伴星在约1700个天文单位内。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大小进行修改是必要的。

在大多数情况下,行星报告尺寸的变化很小。以前的研究表明,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。此外,Furlan和Howell确定,如果这些行星中有十一颗环绕着这颗昏暗的伴星,那么它们就太大了,不可能成为行星。所以,对于50个行星中的35个,公布的尺寸不会有太大的变化。

但是对于15个行星,他们无法确定它们是以双星形式绕着弱星还是明亮的恒星。对于15颗行星中的5颗,这些恒星的亮度大致相同,所以无论它们绕着哪颗恒星,它们的密度都会大大降低。

伴星的这一效应对于开普勒发现的行星科学家来说非常重要,开普勒发现了数以千计的系外行星。这对于美国宇航局即将进行的外太空探测卫星(TESS)任务来说也是非常重要的,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,我们要确保我们正在观察我们相信我们的行星的类型和大小,”Howell说。 “正确的行星尺寸和密度对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。从大的角度来看,了解哪个行星很小,多岩石,将有助于我们了解我们有多大的可能性来寻找我们自己在银河系其他地方的行星尺寸。“

来源:NASA

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