每週星聞 | 它的顏色在兩千年內從黃色變成了紅色

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雙星-行星系統的完整三維視圖

通過精確追蹤附近一顆恆星在太空中運動時微小、幾乎難以察覺的擺動,天文學家發現了一顆圍繞恆星運行的類似木星的行星,該恆星是一對雙星中的一顆。這項研究首次確定了一對雙星以及圍繞其中一顆恆星運行的行星的完整三維軌道結構。這一成就可以為行星形成過程提供寶貴的新見解。

儘管到目前為止人們已經發現了5000多顆系外行星,只有3顆是通過名為天體測量學的技術發現的。然而,確定包括一顆行星的雙星系統的三維結構這一壯舉「是其他系外行星發現方法無法實現的」,墨西哥國立自治大學(UNAM)的Salvador Curiel說。

圖片來自Sophia Dagnello, NRAO/AUI/NSF。

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這兩顆恆星合在一起被稱為GJ 896AB,距離地球約20光年——按照天文學標準,算得上是近鄰了。它們是紅矮星,銀河系中最常見的一種恆星。這顆行星繞著較大的紅矮星運行,其質量約為太陽的44%,而較小的紅矮星質量約為太陽的17%。它們之間的距離約為海王星到太陽的距離,每229年繞對方一次。

天文學家通過對資料的廣泛分析,揭示了這些恆星的軌道運動以及它們在太空中的共同運動。恆星和行星圍繞著它們之間的一個位置運行,這個位置代表著它們共同的質心。當這個名為質心的位置離恆星足夠遠時,恆星圍繞它的運動就可以被探測到。天文學家們計算出,這顆行星的質量大約是木星的兩倍,每284天繞恆星運行一次。它與恆星的距離略小於金星與太陽的距離。這顆行星的軌道與這兩顆恆星的軌道大約傾斜了148度。

墨西哥國立自治大學和馬克斯·普朗克射電天文學研究所的Gisela Ortiz-León說:「這是我們首次在一個與緊湊雙星系統相關的行星中觀察到這種動態結構,該系統可能是在同一個原行星盤中形成的。」相關研究已發表在The Astronomical Journal上。

來源 / https://phys.org/news/2022-09-full-3d-view-binary-star-planet.html

/參宿四在2000年前是黃色的

一個跨學科團隊利用古代的觀測資料,證明參宿四——獵戶座左上方的明亮紅色巨星——在大約2000年前是橙黃色的

隨著中心核聚變的進行,恆星亮度、大小和顏色會發生變化。天體物理學家可以從這些特性中得出關於恆星年齡和質量的重要資訊。那些質量比太陽大得多的恆星是藍白色或紅色的——從紅色到黃色和橙色的過渡在天文時間尺度上是相對較快的。科學家們現在已經成功地在一顆明亮的恆星中檢測到了這種顏色的變化,並確定了其時間。通過一些歷史資料,研究人員發現參宿四在約2000年前是橙黃色的。

參宿四

參宿四。

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司馬遷在公元前100年左右的文章中寫下:白色如天狼星,紅色如心宿二,黃色如參宿四,藍色如參宿五。耶拿大學的Ralph Neuhäuser教授說:「從這些文字中我們可以得出結論,當時參宿四的顏色介於藍白色的天狼星和參宿五以及紅色的心宿二之間。」另外,大約100年後,羅馬學者希吉努斯描述說,參宿四的顏色就像橘黃色的土星——因此,人們可以更精確地量化參宿四以前的顏色。

托勒密等古代的其他作者也帶來了進一步的證據,表明在當時那個時代,參宿四不屬於像心宿二(位於天蠍座)和畢宿五(位於金牛座)那樣的亮紅色恆星群。心宿二的希臘名字Antares在顏色上的意思是「像火星」;它確實被報告為紅色,並且幾千年來在世界各地的文化中被比作火星。Neuhäuser指出:「從丹麥天文學家第谷·布拉赫的聲明中,我們可以得出結論,在16世紀,參宿四比畢宿五更紅。」今天,參宿四的亮度和顏色都與心宿二相當。

這些歷史告訴我們關於參宿四的什麼?Neuhäuser解釋道:「它的顏色在兩千年內從黃橙色變成了紅色,這一事實和理論計算一併告訴我們,它的質量是我們太陽的14倍——質量是定義恆星演化的主要參數。」參宿四現在已經有1400萬年的歷史了,處於進化的晚期階段。大約150萬年後,它將最終爆炸成為超新星。相關研究已發表在Monthly Notices of the Royal Astronomical Society上。

來源 / https://phys.org/news/2022-09-red-giant-betelgeuse-yellow-years.html

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極環星系+1

日本天文學家報告說,利用昴星團望遠鏡獲得的資料探測到了一個新的極環星系

所謂的極環星系(PRG)是由一個類似S0的星系和一個極環組成的系統,它們在數十億年的時間裡保持分離。一般來說,這些由氣體和恆星組成的外部極環與中心主星系的長軸大致呈垂直方向排列。然而,儘管迄今為止已經發現了400多個候選極環星系,但只有幾十個被後續的光譜觀測證實為真正的極環星系。

J0953

J0953。

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因此,為了擴大目前已確認的極環星系名單,日本天文學家團隊利用HSC-SSP的資料對已知的極環星系樣本進行了詳細研究,然後發現了一個新的PRG候選體:SDSS J095351.58+012036.1。

J0953在2000年被確定為一個星系。它的光度紅移約為0.2。然而,鑑於到目前為止還沒有對J0953進行光譜觀測,目前還沒有這個來源的光譜紅移。根據這項研究,J0953的恆星質量約為385億太陽質量,恆星的形成速度約為每年2.66個太陽質量。天文學家注意到,J0953的極環結構似乎幾乎垂直於其宿主星系的圓盤,沒有任何擾動特徵。根據研究報告,極地結構是藍色的,可能比宿主星系年輕。此外,研究者還發現宿主星系的塞西克指數為2.94,這表明宿主星系具有類似橢圓星系的結構,而不是指數盤。研究人員補充說,宿主星系也有可能是一個圓盤星系。

該研究的作者在總結這些結果時強調,應該對J0953進行更多的光譜觀測,以便最終確認其PRG性質。此外,還需要進一步調查宿主星系和極地結構的運動學特性。

來源 / https://phys.org/news/2022-09-polar-galaxy.html

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系外水世界

水是地球上所有生命都需要的東西,雨水到河流到海洋再到雨水的循環是保持地球候穩定和宜居的重要組成部分。當科學家們談論在宇宙中尋找生命跡象時,有水的行星總是排在名單前列。

發表在Science雜誌上的一項新研究表明,有水行星比我們想象中更多,上面的水也比我們想象的更多——一半是水,一半是岩石。但這些水可能都被嵌入岩石中,而不是以海洋或河流的形式在地表流動。論文的第一作者、芝加哥大學博士後研究員Rafael Luque說:「看到有證據表明有這麼多‘水世界’圍繞著銀河系中最常見的恆星運行,這很令人驚訝。這對尋找宜居行星有著巨大的影響。」

水世界的藝術想象圖

水世界的藝術想象圖。

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多虧了更好的望遠鏡,科學家們在遙遠的太陽系中發現了越來越多行星的跡象。更大的樣本量有助於科學家識別行星群體的特徵,就好比通過觀察整個城鎮的人口可以揭示出在個體層面很難看到的趨勢一樣。Luque與共同作者Enric Pallé一起,決定對一組行星進行研究,這些行星圍繞著一種叫做M型矮星的恆星運行。這類恆星是我們在銀河系中最常見的恆星,到目前為止,科學家們已經對它們周圍的幾十顆行星進行了分類。

但是由於恆星比它們的行星要亮得多,我們無法看到真正的行星本身。相反,科學家們探測到了行星對其恆星影響的微弱跡象——當一顆行星從其恆星前面穿過時產生的陰影,或者當一顆行星運行時對恆星運動產生的微小牽引力。關於這些行星的實際樣子還有很多問題需要解決。Pallé說:「發現行星的兩種不同方式能得到不同的資訊。」通過捕捉行星在其恆星前穿過時產生的陰影,科學家可以計算行星直徑;通過測量行星對恆星的微小引力,科學家可以得出它的質量。通過結合這兩種測量結果,科學家們可以了解到這顆行星的構成。也許它是一顆像木星一樣由氣體構成的大行星,也許它是一顆像地球一樣由岩石構成的小行星。

大部分行星的密度表明,它們太輕了,不可能是由純岩石構成的。相反,這些行星可能一半是岩石,一半是水,或者其他更輕的分子。另外,這些行星離它們的恆星如此之近,表面上的任何水都會以超臨界氣態階段存在,這將擴大它們的半徑。Luque說:「但我們在樣本中沒有看到這一點,這表明水不是以表面海洋的形式存在。」相反,水可能混合在岩石中或存在於地表以下(類似於木衛二)。

這一發現與在過去幾年中逐漸失寵的系外行星形成理論相吻合,該理論認為許多行星形成於太陽系的更遠處,並隨著時間的推移向內遷移。雖然這些證據很有說服力,但Bean說自己和其他科學家仍然希望看到這些行星中的一個是水世界的「確鑿證據」。

來源 / https://phys.org/news/2022-09-worlds-common-thought.html

——欲知更多天文內容,盡在《中國國家天文》8月刊——

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科學審核 / 苟利軍 編譯 / 雪琪

編輯 / 懷塵 校對 / 諾諾

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