在过去的四年里，一架安装在智利安第斯山脉望远镜上的仪器——被称为双子座行星成像仪——已经将目光投向了531颗恒星，以寻找新的行星。由斯坦福大学(Stanford University)领导的研究小组目前正在公布调查的前半部分的初步结果，调查结果发表在6月12日的《天文学杂志》(The Astronomical Journal)上。
艺术家的构思描绘了一颗近红外光下的系外行星51 Eri b，它的大气层深处的热层在云层中发光。(图片来源:SETI研究所的Danielle Futselaar和Franck Marchis)
该调查描绘了围绕这300颗恒星运转的6颗行星和3颗褐矮星，并提供了有关类木星行星的新细节，这些细节可能会影响有关地球如何形成并适合居住的理论。
斯坦福大学人文科学学院的物理学教授布鲁斯·麦金塔说:“在过去20年里，天文学家们发现了所有这些与我们的太阳系截然不同的太阳系。”“我们最终想要了解的问题是:是否存在生命存在的类地行星?”解决这个问题的一个方法就是了解其他太阳系是如何形成的。”
不像其他行星探测技术,依赖于寻找一颗行星的迹象——比如对恒星的重力的影响,而不是行星本身,双子星球成像仪将直接图片,挑选的行星的恒星的光线亮一百万倍。
“The巨行星在太阳系活5到30倍Earth’s轨道距离,第一次we’re探索类似的地区其他恒星周围,”埃里克·尼尔森说,研究科学家Kavli粒子天体物理学和宇宙学研究所和论文的主要作者。能够开始在我们一些邻近的恒星的太阳系外对比木星还要大的行星进行普查，这是非常令人兴奋的
也许是一个特殊的系统
大多数其他技术探测太阳系的内部。但双子座行星成像仪特别关注的是那些体积较大、年轻且远离其轨道恒星的系外行星。在我们的太阳系中，外层是巨大行星的家园。双子座行星成像仪帮助研究人员更好地了解其他太阳系是否有像木星这样的行星。然而，尽管双子座行星成像仪是最灵敏的行星成像仪之一，但仍有一些物体躲过了它，而这个团队目前能看到的行星是木星质量的两倍多。
双子座行星成像仪位于智利塞罗帕孔的双子座南天文台。(图片来源:Marshall Perrin)
在调查的前半部分，双子座行星成像仪发现的系外行星比研究人员预期的要少。然而，他们确实看到的系外行星促成了他们最强的结果之一:六颗行星中每一颗都围绕着一颗大而明亮的恒星运转——尽管事实上，在靠近暗淡恒星的地方更容易看到行星。这最终表明，宽轨道巨行星在高质量恒星周围更为常见，其质量至少是太阳的1.5倍。与此同时，对于类太阳恒星而言，木星的大行星要比美国宇航局(NASA)的开普勒(Kepler)等任务在其恒星附近发现的小行星要少得多。
麦金塔说:“考虑到我们和其他调查人员目前所看到的情况，我们的太阳系看起来并不像其他太阳系。“我们没有那么多行星像它们靠近恒星那样靠近太阳，现在我们有初步证据表明，我们可能罕见的另一种方式是拥有这种木星以上的行星。”
尽管与木星相当的系外行星已经超出了它们仪器的研究范围，但在这300颗恒星周围甚至没有发现任何类似木星的迹象，这就为我们的木星是特殊的提供了可能性。
调查的前半部分的另一个结果是，褐矮星——比行星大但比恒星小的物体——是与行星非常不同的种群。这可能指向了这类物体的另一种形成机制，这表明褐矮星更像是失败的恒星，而不是超大尺寸的行星。
结合其他技术，本文确定了一颗恒星与巨行星数量从增加到减少的距离——大约为5到10个天文单位(一个天文单位是太阳到地球的距离)。
尼尔森补充说:“在其他恒星周围，你最有可能发现比木星更大的行星的地方可能是在中间。
所有三个主要的发现支持了假设巨行星可能形成“自下而上”积累的粒子在一个坚实的核心,而棕矮星可能形成“自上而下”的巨大引力不稳定性在磁盘的气体和尘埃太阳系发展。
他们的工作方式地球
双子座行星成像仪系外行星勘测(GPIES)在2019年1月观测到它的第531颗，也是最后一颗新星。双子座行星成像仪小组现在正致力于使该仪器对更小、更冷的系外行星更敏感，这些行星的轨道离太阳更近。与此同时，那些能够间接观察到这些系外行星的观测正在把它们的敏感度向外移动。在不远的将来，两国应该在太空的角落会面，在那里，像我们这样的太阳系仍然可能隐藏着。无论哪种仪器是第一个能够直接观测类地行星的，麦金托什设想它至少在一定程度上是双子座行星成像仪的后代。
到达地球将需要大约20年的太空任务。
布鲁斯·麦金托什
物理学教授
“现在，我们看到这些行星是模糊的红团。总有一天，它会变成一个模糊的蓝色斑点。那个小小的、模糊的蓝色斑点将成为一个地球。”“到达地球将需要大约20年的太空任务。但当它飞行时，它将使用我们制造的光谱仪和可变形的镜子，以及我们编写的代码行软件。”
更直接地说，GPIES团队成员计划公布关于这次调查的其他结果，包括他们收集到的关于他们所看到的系外行星大气层的信息，并完成对调查后半段获得的数据的分析。
“我帮助把第一个玉米和行星搜索图像四年半前,”罗伯特·德·罗莎说研究科学家Kavli粒子天体物理学和宇宙学研究所,该论文的作者之一,很多个不眠的夜晚,他观察双子星球成像仪在智利和远程来自斯坦福大学。“看到它接近尾声，真是苦乐参半。”
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斯坦福大学的其他合著者还包括研究生Jean-Baptiste Ruffio、前博士后研究员Jeffrey Chilcote、Vanessa Bailey、Kate Follette和Ian Czekala，以及物理科学研究员Melisa Tallis。其他合著者来自全球40家机构。
这项研究是由美国国家科学基金会,美国国家航空和宇宙航行局、加拿大自然科学和工程研究理事会、加拿大国家研究委员会,魁北克矫揉造作的昏聩,Heising-Simons基金会,劳伦斯利弗莫尔国家实验室,系外行星和适居世界中心。
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