光谱分析得出新生‘热木星’的经验基准
CI Tau b是一颗似是而非的行星，但有关其质量、亮度和大气中一氧化碳含量的最新研究开始回答这样一个问题:这么大的一颗行星是如何围绕一颗只有200万年历史的恒星形成的?
一个artist’s的概念，几个气态巨行星在一颗年轻恒星附近运行，该恒星有一个残留的原行星盘。由于CI Tau周围的残盘有一个微小的角度，类似于这张图片所示，天文学家能够直接测量来自这颗恒星和它的近轨道行星CI Tau b的光(图片由NASA/JPL-Caltech/T提供)。派尔)
在today’s圣路易斯的美国天文学会会议上,天文学家莱斯大学的Christopher方面和丽莎普拉托的洛厄尔天文台发现四年近红外光谱分析从CIτb的光,一个巨型巨大的太阳系外行星,或“hot木星,”九天绕其恒星距离地球约450光年的金牛座。
“The激动人心的是我们能够直接从地球探测光,和it’s that’s做第一次近战的恒星周围的行星这个年轻,”方面说,物理学和天文学教授的一项研究的作者之一that’s定于在AAS’s天体物理学杂志通讯》上发表。了解行星如何形成的最有价值的方法是研究行星，比如CI Tau b，它们要么还在形成，要么刚刚形成
几十年来，大多数天文学家认为，像木星和土星这样的巨型行星是在远离恒星的地方经过1000万年或更长时间形成的。但是，数十颗“热木星s”的发现，导致了描述这类行星可能如何形成的新的理论模型。
莱斯大学的天文学家Laura Flagg和Christopher Johns-Krull用artist’s拍摄到了一个类似CI Tau星系的星系图像。他们和来自洛厄尔天文台、德克萨斯大学奥斯汀分校和犹他-奥斯丁’s麦克唐纳天文台的同事利用光谱数据首次直接测量了年轻的“热木星”行星CI Tau b的质量和亮度。
方面说CIτb’s年龄使它完美的观察候选人的浸没式红外光栅摄谱仪(IGRINS),一个独特的、高分辨率的仪器使用期间的观察CIτb从麦当劳Observatory’s 2.7米哈伦·j·史密斯望远镜和洛厄尔Observatory’s 4.3米望远镜探索频道。
由于恒星中的每个原子元素和分子都发出一组独特波长的光，所以天文学家可以寻找特定的信号，或谱线，以确定某个元素是否存在于遥远的恒星或行星上。光谱线还可以显示恒星的温度和密度以及it’s的运动速度。
普拉托说，研究小组利用一氧化碳的光谱线来区分行星发出的光和附近恒星发出的光。
普拉托说，这颗行星上的许多光谱线也在这颗恒星上。如果行星和恒星都是静止的，它们的光谱线就会混在一起，我们就不能分辨出什么来自恒星，什么来自行星。但由于这颗行星绕恒星的轨道运行速度很快，所以它的轨道会发生剧烈的来回移动。我们可以减去star’s的线条，只看到行星上的线条。通过这些，我们可以确定这颗行星相对于恒星有多亮，这就告诉我们它是如何形成的
CI Tau b研究的观测数据是用浸入式光栅红外光谱仪(IGRINS)在亚利桑那州弗拉格斯塔夫的洛厄尔天文台y’s 4.3米深的探索频道望远镜上收集的。(乔·拉玛/洛厄尔天文台摄)
这是因为恒星或行星的亮度取决于它的大小和温度。
即将发表的这项研究的主要作者、莱斯大学的博士生劳拉·弗拉格说:“有关CI Tau b质量和亮度的直接观测证据特别有用，因为我们还知道它围绕着一颗非常年轻的恒星运行。”我们发现的大部分热木星都是围绕中年恒星运行的。CI tau’的年龄对模型的测试提出了严格的限制:它们能在这么短的时间内产生如此明亮和巨大的行星吗
对一氧化碳谱线的Flagg’s分析表明，CI Tau b的质量为11.6颗木星，亮度约为其母星的134倍。普拉托说，这提供了强有力的证据，证明它是通过一个理论模型“热启动形成的。这个理论模型描述了引力不稳定性如何比传统模型更快地形成巨型行星。
普拉托说，这项新研究提供了一个独特的经验尺度，可以用来衡量相互竞争的理论。
德克萨斯大学戴维斯堡附近的Austin’s McDonald天文台使用浸入式光栅红外光谱仪(IGRINS)收集了CI Tau b研究的观测数据。(图片由Ethan Tweedie摄影提供)
她说，CI Tau b大约有200万年的历史，是迄今为止直接探测到的最年轻的热木星。我们现在有了它的质量和亮度
2这是对年轻炽热的木星唯一直接测量的质量和亮度
2这为行星形成模型提供了非常有力的测试
IGRINS是由德克萨斯大学奥斯汀分校的Daniel Jaffe设计的，它使用硅基衍射光栅来提高分辨率和近红外光谱带的数量，这些近红外光谱带可以从遥远的天体如CI Tau b及其母星上观测到。研究进行到一半时，IGRINS从麦当劳搬到了洛厄尔。
其他合著者包括洛厄尔天文台的拉里萨·诺菲和乔·拉玛，德克萨斯大学奥斯汀分校和麦克唐纳天文台的肯德尔·沙利文和格雷戈里·梅斯。这项研究得到了赖斯、美国国家科学基金会、德克萨斯大学奥斯汀分校、韩国天文与空间科学研究所、美国宇航局和洛厄尔天文台的支持。
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