幽灵星的行星向后轨道运行
宇宙中的大多数恒星存在于双星或多星系统中,此类系统中近距离伴星的存在会对其中一颗恒星周围行星的形成和轨道稳定性产生不利影响。 由香港大学(港大)地球科学系及物理学系李文海教授及其团队的硕士何云郑先生领导的国际天体物理学家团队,证实了一颗行星在地球上存在在八天星(nu Octantis)双星系统中出现前所未有的逆行轨道(与双星轨道相反的方向移动),揭示了双星演化在这颗行星起源中的作用。 研究结果已发表在《自然》杂志上。 nu Octantis 是一个紧密的双星系统,由一颗质量约为太阳 1.6 倍的主亚巨星 nu Oct A 和一颗质量约为太阳一半的次星 nu Oct B 组成。 两颗恒星绕轨道运行彼此的期限为 1,050 天。2004 年,这篇新论文的合著者 David Ramm 博士在新西兰坎特伯雷大学攻读博士学位期间首次报告了该系统的径向速度观测(测量恒星如何向我们移动或远离我们)中的另一个周期性信号。 该信号与一颗质量约为木星两倍的木星行星围绕主恒星 nu Oct A 运行的存在一致,周期约为 400 天。然而,这颗行星的存在一直存在争议,因为它的轨道非常宽,只有逆行并朝与双星轨道相反的方向移动时才能保持稳定。 这种行星没有观测先例,也没有强有力的理论依据反对其形成。为了解决争论,研究团队使用欧洲南方天文台 (ESO) 的 HARPS 光谱仪获得了新的高精度径向速度观测结果,该光谱仪确认了行星信号的存在。 该论文的第一作者何云郑先生说:“我们对跨越18年的新径向速度数据进行了分析,发现稳定拟合需要行星轨道逆行,并且与双星轨道几乎在同一平面上。新研究的另一个重点是确定次星 nu Oct B 的性质。 nu Oct B 的质量表明它可能是一颗低质量主序星,或者一颗白矮星。 所有恒星一生的大部分时间都在主序带上度过,通过核心中的氢与氦的核聚变来产生能量。 恒星耗尽核燃料后,其核心坍缩成恒星残余物,如果恒星的初始质量小于太阳的几倍,则该恒星将是一颗白矮星。 白矮星的质量与地球大小的体积中的太阳相当。为了确定 star nu Oct B 是哪种类型,研究小组使用了自适应光学成像仪器 SPHERE 在 ESO 的甚大望远镜上观察该系统。 在这些观测中没有检测到 nu Oct B,这一事实表明它一定是一颗非常微弱的白矮星。 这表明双星系统自形成以来已经发生了显着的演化,因为 nu Oct B 已经喷射出大部分质量并进入了恒星演化的最后阶段。研究小组研究了二进制数据可能的原始配置——即初始两颗恒星的质量和双星的初始轨道。 “我们发现该系统的年龄约为 29 亿年,而 nu Oct B 最初的质量约为太阳的 2.4 倍,并在大约 20 亿年前演化为一颗白矮星,”程说。 “我们的分析表明,这颗行星不可能与恒星同时在 nu Oct A 周围形成。”发现 nu Oct B 是一颗白矮星,为这颗逆行行星的起源开辟了新的可能性。 “当 nu Oct B大约在20亿年前演化成一颗白矮星,这颗行星可能是在nu Oct B喷射的质量吸积的nu Oct A周围的物质逆行盘中形成的,或者它可能是从围绕双星的顺行轨道捕获到nu Oct A周围的逆行轨道,“李文海教授解释道。我们可能正在见证第二代行星的第一个引人注目的案例; 要么被捕获,要么由 nu Oct B 排出的物质形成,它失去了超过 75% 的原始物质质量变成一颗白矮星,“德国海德堡大学天文中心和索非亚大学圣的 Trifon TRIFONOV 博士补充道。 保加利亚的 Kliment Ohridski 是该论文的合著者。这一令人兴奋的发现的关键是使用几种互补的方法来表征整个系统,“海德堡大学天文学中心的 PD Sabine REFFERT 博士和该论文的另一位合著者说。随着天文学家继续寻找行星不同的环境,这项研究强调,具有演化恒星成分的紧密双星系统中的行星可以为行星的形成和演化提供独特的见解。这项研究使用了欧洲南方天文台 (ESO) 运营的两个设施,即 ESO La Silla 3.6 米望远镜的高精度径向速度行星搜索器 (HARPS) 光谱仪和非常大型望远镜的光谱偏振高对比系外行星研究 (SPHERE) 仪器望远镜。