摘要:研究成千上万的系外行星的轨道表明,大行星倾向于具有椭圆形轨道,而较小的行星往往具有更多的圆形轨道。这种分裂与系外行星种群中的其他几个经典特征相吻合,例如,大行星在大行星上的丰度很高,巨型行星倾向于仅在富含氧气,碳和铁等沉重元素的恒星周围形成。该发现指向形成大小行星的两种不同的途径。...
行星轨道的形状是其基本特性之一,及其距离宿主星的尺寸和距离。地球有几乎圆形的轨道,但是我们太阳系以外的某些行星(称为系外行星)具有非常椭圆形的轨道。 UCLA天体物理学家现在已经测量了系外行星轨道的形状 - 从木星的大小到火星的大小 - 并表明小行星几乎具有圆形的轨道,而巨型行星的轨道的轨道大约是椭圆形的四倍。该发现指向大型和小行星形成的两种不同的途径。
加州大学洛杉矶分校(UCLA)的主要作者格雷戈里·吉尔伯特(Gregory Gilbert)说:“我们发现的是,行星几乎总是从圆形轨道上到经常有椭圆轨道。”美国国家科学院论文集。
研究人员使用了NASA的开普勒望远镜收集的数据,该数据监测了15万星星,并测量了由过境行星引起的亮度,以发现成千上万的系外行星。随着时间的推移,恒星亮度的测量称为光曲线。研究人员对光曲线倾斜进行了详细的分析,以提取有关行星轨道形状的信息。
该项目最具挑战性的方面之一是确保通过谨慎地对1,600条光曲线中的每一个。
UCLA物理学和天文学教授的合着者埃里克·佩特吉拉(Erik Petigura)表示:“如果星星的行为就像无聊的灯泡,这个项目将容易十倍。” “但是事实是,每个恒星及其收集的行星都有自己的个人怪癖,只有在我们关注这些光曲线的每一个之后,我们才相信我们的结果。”
这是UCLA本科生Paige Entrican进来的地方。Entrican构建了一个自定义的可视化工具套件,并手动检查了每个光曲线。
Entrican说:“审查数据是一个细致的过程,需要仔细检查所有数据产品以确保我们的结果的有效性。在该项目期间,我确定了仅影响所有恒星的1%的故障模式。但是,我们需要更新我们的分析以对这些问题进行鲁棒性,并返回并重新计算整个数据集。”
偏心率与外部球星人口中的其他几个标志性特征相吻合,例如,小行星在大行星上的丰度很高,并且巨大行星只有在富含氧气,碳和铁等重元素的恒星周围形成巨型行星的趋势。天文学家称这些重金属金属。
吉尔伯特解释说:“小行星是常见的;大行星很少见。大行星需要金属富含金属的恒星才能形成;小行星没有。小行星的偏心较低,大行星具有较大的偏心率。”
丰度,金属性和偏心趋势的巧合表明,形成大小行星的两种不同的途径。
吉尔伯特说:“在同一时刻看到轨道怪异的过渡告诉我们,这些巨型行星如何形成与像地球形式的小行星一样,这确实是有很大不同的。这确实是本文中出现的主要发现。”
科学家认为,当小空间岩石融合形成更大的岩石时,行星形成了,直到最终形成一个可以大约与地球大小的行星,或者,如果行星芯非常大,则比地球大10倍。在这一点上,该行星足够大,可以保持大量的氢和氦气,并在我们的太阳系中成为像木星和土星这样的天然气巨头。大于海王星的行星有些罕见,因为它们必须经历失控的积聚,这是累积氢气和氦气的反馈回路。但这通常只有在它们还绕着包含大量元素比氦气重的元素绕的恒星旋转时,才会发生。
具有偏心轨道的较大行星也表明形成的混乱时期,在此期间,行星通过重力相互作用以产生非圆形轨道。例如,怪异的巨型行星可能会更频繁地激起他们的邻居,从而造成巨大的影响,例如产生地球月亮的邻居。在超球星系中,这些碰撞可能更加暴力,涉及两个行星的合并比地球大得多。
Petigura说:“使用开普勒太空望远镜,我们能够了解其他恒星周围行星轨道的值得注意。” "The telescope was named after Johannes Kepler, who, four centuries ago, was the first scientist to appreciate that the planets in our solar system move on slightly elliptical rather than circular orbits. His discovery was an important moment in human history because it showed that the sun, rather than the Earth, was at the center of the solar system. I'm sure Kepler, the man, would be delighted to learn that a telescope named in his honor measured the subtle其他恒星周围的地球大小行星的轨道形状。”