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在雙星系統中發現的系外行星可以解釋為什么紅矮星會形成大質量行星

雙星系統


在雙星系統中發現的系外行星可以解釋為什么紅矮星會形成大質量行星


這位藝術家的概念圖描繪了一顆被系外行星包圍的紅矮星 。來源：美國國家航空航天局/噴氣推進實驗室加州理工學院
據《今日宇宙》（馬特·威廉姆斯）：近年來，已知的太陽系外行星（又稱系外行星）的數量呈指數級增長 。迄今為止，4310個恒星系統中已確認5799顆系外行星 ， 還有數千顆候選行星等待確認 。天文學家特別感興趣的是，M型（紅矮星）恒星似乎非常善于形成巖石行星 。
特別是，天文學家已經探測到許多氣體巨星和行星 ， 它們的質量是地球（超級地球）的幾倍，圍繞這些低質量、較冷的恒星運行 。
考慮一下TOI-6383A，一顆質量不到太陽一半的冷矮星 ， 它與一顆更小、更冷的伴星——紅矮星TOI-6383 B一起繞軌道運行 。在最近的一項研究中，一個國際天文學家團隊在M矮星周圍尋找巨型系外行星（GEMS）調查中發現了一顆在主星前方凌日的巨型行星，命名為TOI-6383Ab 。
這顆行星的大小和質量與該系統的伴星相似，這引發了人們對紅矮星系統中巨行星形成的質疑 。
該團隊由德克薩斯大學奧斯汀分校（UTA）和德國航空航天中心（DLR）的天文學博士生Lia Marta Bernabò領導 。
她與GEMS合作的同事們一起加入了這項合作，其中包括來自行星系統宜居性中心、卡內基科學地球和行星實驗室、系外行星和宜居世界中心、蘇黎世聯邦理工學院粒子物理與天體物理學研究所、Anton Pannekoek天文學研究所、NOIRLab、美國國家航空航天局戈達德太空飛行中心以及多所大學和研究所的天文學家 。
詳細介紹他們發現的論文最近被《天文學雜志》接受發表 。它發布在arXiv預印本服務器上 。

在雙星系統中發現的系外行星可以解釋為什么紅矮星會形成大質量行星


一顆巨星圍繞雙星系統TOI-6383中的一顆恒星運行 。由于這兩顆恒星都是矮星 ， 因此出現了質量預算的問題 。來源：DLR
TOI6383系統由兩顆紅矮星組成，距離地球約560光年 。主行星（A）的質量約為太陽的46%，大小約為太陽，估計表面溫度為3444 K（3170°C；5740°F），約為太陽表面溫度的60% 。
它的伴星（B）的質量是太陽的20.5%，大小是太陽的22%，估計表面溫度為3121 K（2848°C；5158°F） 。與此同時，TOI6383Ab的質量和大小與木星相當 ， 軌道周期約為1.79天 。
基于美國國家航空航天局凌日系外行星測量衛星（TESS）的全天空覆蓋范圍，GEMS測量團隊致力于使用凌日方法（凌日光度法）搜索M矮星（GEMS）周圍的巨型系外行星 。這包括監測恒星的亮度周期性下降，這可能表明行星相對于觀察者在其母恒星前方經過（即凌日） 。
這顆系外行星被TESS探測到，并通過使用地面望遠鏡進行的跟蹤光度和徑向速度測量得到了證實 。
這項調查旨在檢驗行星如何形成的理論，這些理論可分為兩大類 。第一種情況是核心吸積模型，其中星子在一個巨大的核心周圍凝結 。
然而，近幾十年來，這一模型受到了質疑，主要是因為它與M矮星形成的質量預算和時間尺度不一致 。矮恒星周圍的原行星盤通常質量較小，這意味著沒有足夠的物質形成巨行星 。
第二種情況是快速形成模型，其中一個巨大的原恒星盤在自身重力作用下分解成團塊，然后吸積物質并形成行星 。在一顆低質量恒星周圍發現這顆最新的大質量行星將有助于天文學家測試這些相互競爭的模型 。
迄今為止，在M型紅矮星周圍只探測到20顆巨大的系外行星 。GEMS調查旨在將這一庫存增加到至少40個 ， 以便對這些模型進行更精確的測試 。