空间科学 天文学家发现 低密度的系外行星普遍存在

空间科学 天文学家发现 低密度的系外行星普遍存在

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根据外媒报道,一个天文学家团队在对开普勒-9星系进行研究的过程中发现,开普勒-9星系中存在两颗密度非常低的行星。

低密度的系外行星普遍存在

开普勒计划的延展任务被称为K2,到今天为止,已经发现了数千颗系外行星。这些系外行星的发现,都要归功于不同测量方法的广泛应用。在这项研究中,天文学家采用了被称为过境时间法和径向速度法的两种方法。

测量方法

所谓的过境时间法,就是从地球上看,当一颗绕轨道运行的行星在其主恒星前面经过时,在一段时间内观测到的恒星亮度会有所下降,恒星变暗的程度取决于行星相对于恒星的大小。

过境时间也被称为凌日法,它不仅可以用于测量轨道周期,还可以根据行星凌日曲线的深度和形状以及主星的性质来确定外行星的大小。但它不能用来测量行星的质量。相比之下,径向速度法是测量行星在围绕恒星运行时在引力作用下的摆动,可以用于测量行星质量。如果知道一颗行星的半径和质量,就可以确定它的平均密度。

低密度的系外行星普遍存在

研究

早在十五年前,天文学家就已经意识到,在有多个行星的行星系统中,一个行星对另一个行星的周期性引力产生的"拖拽"会改变它们的轨道参数。虽然过境法不能直接测量系外行星的质量,但它可以探测到这些轨道的变化,并且可以对这些变化进行建模从而推算出行星质量。开普勒已经确认了数百个外行星系统的过境时间变化,其中的几十个已经被成功建模。

这次的发现让天文学家十分惊讶,因为他们发现了密度非常低的系外行星的普遍存在。开普勒-9星系中就有两颗密度分别为每立方厘米0.42克和0.31克的行星。

这是一个什么概念?我们做一个对比!我们的地球是一颗岩石行星,平均密度是每立方厘米5.51克;水的密度是每立方厘米1.0克;土星是一颗巨大的气体行星,它的密度是每立方厘米0.69克。这个结果可以说是引人注目的,引起天文学家关注的同时,也让他们对过境时间法和径向速度法的测试结果产生了怀疑。

低密度的系外行星普遍存在

为了验证这两颗类土星行星是否真的具有如此低的密度,天文学家通过另外一个途径去寻求答案。他们使用哈普斯-N分光计,通过位于拉帕尔马的纳齐奥纳伽利略望远镜对两颗行星进行了16个观测时期的观测(哈普斯-N分光计通常可以测量速度变化,误差大约为每小时20英里),得到的结果验证了过境时间法和径向速度法的测量结果:新发现的两颗行星确实具有非常低的密度。

总结:开普勒-9星系中存在两颗密度非常低的行星;它们的平均密度只有每立方厘米0.42克和0.31克;过境时间法和径向速度法对行星质量的测量结果真实有效;

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