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天文新聞
 
新發現目前距離最遙遠的日外行星  
 

    天文學家新發現了目前已知最遙遠的日外行星:位於人馬座的 OGLE-TR-56b。領導這項計畫的是 CfA 天文學家 Dimitar Sasselov,他以現今最有可能找出類地日外行星的掩凌法發現了這顆遙遠的日外行星。日外行星之所以很難被發現主要是因為其距離太過遙遠,在地球上根本無法觀測到這些行星所反射的光。
    過去天文學家幾乎都是以恆星沿徑速度變化造成的都卜勒效應來尋找日外行星的蹤跡。不過以行星凌日時造成的光度變化也是一種方法,只是行星遮蔽對恆星所造成的光度變化非常微弱,只相當於一隻蚊子從探照燈前五百公里飛過的程度,但天文學家還是有辦法偵測到如此細微的光度變化,並根據觀測資料推測出行星的大小與軌道。應用這種方法,可以搜查的恆星數量從適用於沿徑速度法的四萬顆大幅提昇到一億顆。先前亦曾有以掩凌法驗證日外行星存在的例證: HD 209458b,不過在掩凌法之前,天文學家已經用沿徑速度法先行找到了這顆行星。
    掩凌法已經被提出多年,不過這次的 OGLE-TR-56b 還是首度以掩凌法發現行星的案例。目前一些針對數千顆恆星光度變化的巡天觀測已經鎖定了數十顆可能有行星的系統。這次的發現是從光學重力透鏡實驗 (Optical Gravitational Lensing Experiment, OGLE) 巡天計畫所發現的 59 個可能目標之一,而其他的目標經過光譜驗證後大多是伴星很暗的雙星系統。另外五個目標很可能具有行星,因為它們的沿徑速度變化極小或根本無法測得,經過大望遠鏡進一步的觀測,證實 OGLE-TR-56 是由單一恆星和一顆木星質量的行星組成。
    OGLE-TR-56b 這顆行星在目前所發現的百顆日外行星中相當特殊,第一,它比其他日外行星系統平均遠 20 倍,事實上,其他系統都在鄰近地球的範圍內,同在太陽所在的獵戶臂上,但 OGLE-TR-56 位於人馬臂上,更接近銀河核心。其次,它與恆星間的距離比其他日外行星都來的近,軌道距離僅四倍恆星半徑,比日地距離近五十倍,這個木星般大小的行星以 29 小時的週期環繞其恆星,其表面溫度估計接近 2000 ℃,相當令天文學家驚訝。天文學家提出的假說認為當行星剛形成時都在距離恆星較遠處,之後因原始行星盤內的物質向恆星集中,氣態行星也被推向內遷移,甚至完全被恆星吞噬。據推測,這顆新發現的行星在大約四十億年前形成後,逐漸向內遷移,過於接近恆星的結果使其部分大氣被恆星吸走,在失去一半的質量之後,行星再以螺旋狀軌跡向外移至現在的位置。這向內向外遷移的過程持續了大約一百萬年,當行星退到現在的位置時,原行星盤已經消散,沒有物質會再將其推像恆星,因此得以倖存下來。從系統速度變化測量推知,OGLE-TR-56b 的質量約為木星的 90%,又從凌日時的光度變化測知其體積約為木星的 1.3 倍,顯示該行星為一顆氣態行星,密度與土星類似。
    有趣的是,OGLE-TR-56b 上層大氣的溫度理論上可以形成雲,但雲的成分不是水蒸氣而是鐵原子!不久前天文學家曾發現在棕矮星上有鐵雨的證據,但只能發生在棕矮星生命中很短暫的一段時間內。這顆已經有四十億年歷史的行星應該正經歷著這種奇特的氣候。
    以掩凌法搜尋日外行星比沿徑速度法有許多優點,它的效率較高,可以在同樣時間內檢測較多的目標,也可將檢測目標的距離擴大至 5,000 光年遠、偵測出較小的行星,以及測量出行星的大小與密度。
    在未來十年內,太空望遠鏡也將加入掩凌搜尋的行列,例如 NASA 預定於 2006 年發射的克卜勒任務,將以四年的時間對數千顆恆星進行搜尋,且其靈敏的程度足以發現地球大小的日外行星。再接下來於 2012∼2015 年間發射的類地行星搜尋任務將檢測日外類地行星是否有生命存在。這項研究將分別刊載於一月二十三日出版的「自然」期刊與「天文物理通訊」(ApJ)。

  資料來源: CfA NEWS RELEASE2003.1.6
 
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