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[宇宙物理] 可能在另一个星系中发现一颗行星

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死侍 发表于 2021-11-21 23:57:20 | 显示全部楼层 |阅读模式 打印 上一主题 下一主题
 

可能在另一个星系中发现一颗行星

可能在另一个星系中发现一颗行星







利用欧空局的XMM-牛顿太空望远镜和美国宇航局的钱德拉X射线空间望远镜,天文学家在寻找银河系以外的行星方面迈出了重要一步。


在另一个星系中发现一颗行星是很难的,即使天文学家知道它们可能存在,但到目前为止,银河系之外的行星系统还没有被证实。因为来自另一个星系的光线被挤在天空中的一个很小的区域内,望远镜很难将一颗恒星与另一颗恒星区分开来,更不用说围绕它们运行的行星了。而且,在我们的星系中寻找系外行星的通常技术对星系外的行星并不奏效。


在研究星系中的X射线,而不是可见光时,这是不一样的。因为在X射线光下闪亮的天体较少,像欧空局XMM-牛顿这样的X射线望远镜在观察星系时可以更容易区分天体。因此,这些天体更容易被识别和研究,而且有可能在它们周围找到一颗行星。


在外部星系中可以研究的一些最明亮的天体是所谓的X射线双星。它们由一个非常紧凑的天体--中子星或黑洞--组成,它正在吞噬围绕它运行的伴星,或“供体”的物质。坠落的物质被中子星或黑洞的强大引力场加速,并被加热到数百万度,产生大量明亮的X射线。天文学家预计,从理论上讲,在这样的源头前经过(凌日)的行星会阻挡这些X射线,导致观察到的X射线亮度下降。


“X射线双星可能是搜索行星的理想场所,因为尽管它们比我们的太阳要亮一百万倍,但X射线却来自一个非常小的区域。事实上,我们研究的源头比木星还小,所以一颗凌日飞行的行星可以完全阻挡来自X射线双星的光线,”来自美国哈佛大学和史密森尼天文物理中心的Rosanne Di Stefano解释说,她是周二发表在《自然天文学》上的一项新研究的第一作者。


Rosanne及其同事在钱德拉和XMM-牛顿的三个星系的数据中寻找这种X射线透射,即可以用行星来解释的亮度下降。他们在漩涡星系(M51)中发现了一个非常特别的信号,他们决定对其进行更详细的研究。这个凹陷发生在X射线双星M51-ULS-1中,并在几个小时内完全阻断了信号,然后它又回来了。


“我们首先必须确保该信号不是由其他东西引起的,"Rosanne说,她的团队在他们的新论文中反对一些可能性。“我们通过深入分析钱德拉数据中的X射线亮度下降,分析XMM数据中的其他亮度下降和信号,还模拟了由其他可能事件引起的亮度下降,包括一颗行星。”


X射线亮度下降会不会是由棕矮星或红矮星等小恒星造成的?不,他们认为,这个系统太年轻了,而且这个凌日天体太大。


它可能是一团气体和尘埃吗?,研究小组说这不太可能,因为亮度下降表明了一个具有明确表面的凌日天体,而这对于一个经过的云来说是不一样的。即使该行星有大气层,它仍然会有一个比云层更明确的表面。


这种倾斜是否可以用光源本身的亮度变化来解释?论文作者确信情况并非如此,因为尽管光源的光线在回来之前完全消失了几个小时,但温度和光色保持不变。


最后,研究小组还将这一变化与另一个由"供体"恒星在紧凑型恒星前面经过而造成的光线遮挡进行了比较。XMM-牛顿对这一情况进行了部分观测。


“我们做了计算机模拟,看看这个亮度下降是否具有行星凌日的特征,我们发现它完全符合。我们非常确信这不是别的东西,我们已经找到了我们在银河系之外的第一个行星候选者,”Rosanne补充说。


研究小组还根据他们的观测结果推测了这颗行星的特征:它将有土星那么大,从几十倍于地球-太阳的距离绕双星系统运行。它将大约每70年进行一次完整的轨道运行,并受到极端数量的辐射轰击,使得它不适合我们地球上已知的生命居住。


候选行星的这一漫长轨道也是研究的一个限制,因为这一事件不可能在短时间内重复。这就是为什么研究小组仍然谨慎地说,他们发现了一个可能的行星候选体,更广泛的社区可能会找到其他的解释,尽管经过研究小组的仔细研究,这些解释并没有被发现。“我们只能有把握地说,它不符合我们的任何其他解释,”Rosanne澄清说。


尽管如此,这仍然是在寻找银河系之外的行星的过程中迈出的令人兴奋的一步。与用引力透镜发现的候选行星相比,这是第一个将围绕一个已知宿主系统运行的候选行星。这也将是第一次发现一颗行星绕着X射线双星系统运行。这些行星的存在与在脉冲星(快速旋转的中子星)周围发现行星的事实是一致的,而其中一些脉冲星在过去是X射线双星的一部分。


“我们太阳系以外的第一颗被证实的行星是在一颗脉冲星周围发现的,脉冲星是一个通常在X射线中观察的天体。”欧空局XMM-牛顿项目科学家Norbert Schartel说:“我很高兴X射线现在也在寻找我们星系边界以外的行星方面发挥了重要作用。”


“现在我们有了这种新的方法来寻找其他星系中可能的候选行星,我们希望通过查看档案中所有可用的X射线数据,我们能找到更多这样的行星。在未来,我们甚至可能能够确认它们的存在,”Rosanne说。

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