地面望遠鏡首次拍到系外行星 質量為木星8倍

繞類日恆星運轉的系外行星的首張照片

據美國太空網報導，加拿大天文學家表示，在太陽系外發現的一顆行星已被正式確認為繞類日恆星運轉的系外行星，同時，它也是迄今由地面望遠鏡直接拍到的第一顆系外行星。

為日地距離300倍

這顆系外行星的質量是木星的8倍，以異乎尋常的距離(是日地距離的300倍)繞主恆星運轉。2008年，天文學家利用地面望遠鏡的可見光觀測儀器最早發現了它，這也是地面望遠鏡首次直接拍到系外行星的照片。不過，當時還存在一種可能性，即由於物體、恆星和觀測者的幸運排列，從地面的視角觀測，它正在繞其恆星運轉。

天文學家戴維-拉弗倫尼爾(David Lafreniere)說：「我們的最新觀測結果排除了這種排列的可能性，由此證實這顆行星和恆星之間存在關聯。」拉弗倫尼爾領導的研究小組發現了這顆系外行星。天文學家利用雙子星天文臺的高清晰適應性光學技術，進行了新一輪觀測，最終證實該行星繞其主恆星旋轉。雙子星天文臺是一個多國合作項目，由架設在夏威夷莫奈克亞和智利塞羅帕瓊山山頂的8米雙筒天文望遠鏡構成。

主恆星的質量估計相當於太陽質量的85%，位於距離地球500光年遠的一個區域內，該區域存在大量名為天蠍座上部組(Upper Scorpius Association)的年輕恆星，它們大概形成於500萬年前。那顆系外行星的表面溫度估計在2700華氏度(約合1500攝氏度)以上，遠比木星的表面溫度高。木星大氣雲頂溫度約為華氏零下166度(約合攝氏零下110度)。

據研究人員介紹，這個恆星系(太陽系的歷史約為46億年)相對年輕，解釋了該系外行星溫度奇高的原因。形成期間，在自身引力的作用下，該系外行星的收縮迅速令其溫度升高至數千度。一旦這個收縮期結束，它通過向四周釋放紅外光令溫度緩慢下降。數十億年以後，這顆行星的表面溫度將最終達到與木星一樣的水平。

對傳統理論提出挑戰

拉弗倫尼爾及其研究小組最早於2008年9月宣布了他們的研究發現。當時，他供職於加拿大多倫多大學，如今則在蒙特利爾大學和魁北克天體物理學研究中心任職。2008年，研究人員宣稱，這是圍繞類日恆星軌道運轉的系外行星的首張照片。其他天文學家也曾表示有過類似的發現，包括2004年發現的像是行星的天體或名為棕矮星的類恆星天體。

拉弗倫尼爾說：「2008年的時候，我們確切瞭解到，有一個質量如年輕行星的天體在天空中緊挨著一顆年輕的類日恆星。」兩個天體距離如此之近似乎表明，它們彼此之間存在著密切聯繫，但是，還有一種可能性，即它們之間沒有任何關聯，只是偶然在天空呈現如此近的排列。其中一個天體可能距離另一個天體非常遠或非常近。

所以，要證實天文學家的結論，還需要進一步觀測。研究結果將刊登在最新一期的《天體物理學雜誌》上。這個名為1RXS J160929.1-210524(簡稱1RXS 1609)的恆星系讓科學家有了從事研究的獨特例證，因為其與恆星的極端距離似乎對傳統行星形成理論提出挑戰。

參與最新研究的多倫多大學天文學家雷-賈亞瓦哈納(Ray Jayawardhana)說：「這個外星世界不可能的位置或許告訴我們，行星形成方式並非只有一種。或者，它預示著新生行星的狂暴幼年時期，那個時候，它們之間的親密接觸會將周圍新生行星拖拽到腹地。」

採用最新光學觀測手段

拉弗倫尼爾的研究小組最初在2008年4月利用雙子星天文臺發現了這顆系外行星，令其成為第一顆通過直接觀測發現的已知繞類日恆星旋轉的潛在行星。當時，研究人員捕捉了這顆行星的光譜，由此可以確定它的許多特性，這些特性在最新研究得到證實。拉弗倫尼爾說：「回首過去，這項發現使得我們的初始數據成為迄今得到證實的系外行星的第一個光譜。」光譜說明瞭這顆系外行星因大氣中水蒸汽、一氧化碳、氫分子含量而形成的吸收特性。

這不是利用直接成像手段發現的唯一一顆系外行星。自最初發現1RXS 1609以來，天文學家還發現了其他幾個系外行星，其中包括圍繞HR 8799恆星軌道運轉的一個三行星系統。這項發現也是利用雙子星天文臺獲得的。最新得到證實的系外行星十分獨特，因為圍繞HR 8799恆星軌道運轉的系外行星距離其主恆星更近。

對1RXS 1609恆星系的研究還證實，這個系統中沒有更靠近主恆星的超大行星(質量是木星的1倍至8倍)了。進一步觀測可能還會發現這些奇特、遙遠行星的來歷的證據。實際上，在未來幾年內，由於它們之間的軌道變化，應該有可能發現這顆行星及其恆星運動的微小差異。但是，參與這項研究的多倫多大學天文學家馬滕-範- 柯克維吉克(Marten van Kerkwijk)說，這種差異會「非常小」，因為最快的軌道週期可能也超過一千年。

通過雙子星天文臺，天文學家或許還能精確測量這顆系外行星相對於其主恆星的速度。這可以幫助天文學家確定該行星是正依照接近於圓形的軌道運行，還是正處於非圓形軌道或不受束縛的軌道運行。如果確實形成於距離主恆星很遠的地方，那麼就符合第一種情況，如果形成於距離主恆星更近的地方，只是由於與另一顆系外行星邂逅而被「踢走」，則符合第二種情況。

雙子星天文臺的適應性光學系統對1RXS 1609恆星系的觀測至關重要。拉弗倫尼爾說：「沒有適應性光學系統，我們或許不能看到這顆行星。大氣阻滯了觀測恆星的視線，令其不斷延續，看上去比周圍的暗淡行星更明亮一些，使得我們難以觀測到這顆行星。適應性光學技術消除了這種模糊景象，讓我們可以更清楚地觀測到距離恆星非常近的昏暗行星。」