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CHEOPS系外初試身手!發現環境極端行星,清晰觀測掩淩現象


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2022年10月02日 -
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CHEOPS首次系外發現——極熱行星,淩掩天體

簡介:歐洲空間局2019年發射升空的CHEOPS望遠鏡觀測到一顆2000倍太陽溫度的恒星,這個系統包含一顆軌道距離很近的行星,位置不像自然形成,疑似是其他天體引力拖拽到現在的位置。

在過去的十年中,諸如美國宇航局的開普勒任務和TESS(淩星系外行星巡天衛星)等系外行星任務已經在浩瀚的宇宙中發現了4000多個外星世界。但是一位此次搜索中的新來者成為了這兩台天文望遠鏡的競爭對手。

歐洲航天局的基奧普斯系外行星表征衛星(或簡稱CHEOPS)取得了第一個特別發現,並將相關研究發表在了發表在《天文學與天文物理學》期刊中,對其進行了詳細說明。

由藝術家繪制的WASP-189b系外行星繞其主星運行的圖像(歐空局)

CHEOPS於2019年12月發射,以觀察其附近的恒星和可能圍繞它們運行的奇異世界。而其中的一顆恒星的溫度達到了太陽的2000倍,閃爍著明亮的藍色光芒。

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瑞士日內瓦大學的研究員、此項新研究的首席作者莫妮卡·倫德爾聲明:"據我們所知,只有小部分行星存在於如此灼熱的恒星周圍。”

我們捕捉到了這顆被稱為WASP-189 b的系外行星在圍繞這顆超熱恒星加速運行。WASP-189 b是一顆熱木星,類似於我們太陽系木星的氣態巨行星,只是溫度較木星而言更加極端。

這顆炙熱的系外行星距離它的恒星的距離比地日距離近20倍左右,只用2.7天的時間就能完成一個完整的公轉周期。根據科學家的報告所描述,WASP-189 b處於一種焦金流石的酷熱之中,溫度能夠達到3200攝氏度。WASP-189 b也是相當巨大的,它的半徑幾乎是太陽系最大行星——木星的1.6倍。當WASP-189 b經過恒星附近時,它會使恒星的光線強度出現明顯的下降。

WASP-189b系統的關鍵點(歐空局)

“當它經過其恒星附近時,WASP-189b是我們能夠觀察到的最明亮的熱木星,這整個系統吸引了我們很大的興趣。”倫德爾說。

CHEOPS的此次發現的行星WASP-189b是迄今為止我們所發現的最熱也是最為極端的系外行星之一。這顆行星的寄主星也相當有趣。據研究人員分析,這顆恒星並不是一個形狀正好的球體,它的赤道相對於兩極來說更大,更冷,這也使得其兩極看起來更加明亮。

“它的旋轉速度非常快,以至於它被沿著赤道向外拉伸。”倫德爾說,“而這種不對稱性的成因是WASP-189 b傾斜的軌道;它不圍繞赤道行駛,而是接近恒星的兩極環繞其運動。”

對於一顆行星來說,這種傾斜的軌道可能是在離恒星更遠的地方形成的,並且會隨著時間的推移被拉向它的寄主星。這種情況可能會發生在在第二顆恒星或是另外的天體在其過去的某個時刻將系外行星推向恒星附近的時候。

研究像WASP-189 b這樣的系外行星有助於科學家更好地了解熱木星的歷史發展,以及這些氣態巨行星演變過程。

歐空局的一位CHEOPS項目科學家凱特·艾薩克在報告中說:"通過使用CHEOPS追蹤系外行星的軌道,我們可以對其大氣層有一個初步的刻畫與理解,並確定其雲層的存在和性質。CHEOPS不僅將加深我們對系外行星的了解,也將加深我們對自己的星球、太陽系和更浩瀚的宇宙環境的了解。

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摘要:專門用於系外行星跟蹤的CHEOPS太空任務於2019年12月啟動,配備了進行20ppm級別光度測量的能力。由於CHEOPS是在一個十分廣闊的的光學通帶中進行觀測,它可以通過觀測掩星和相位曲線去深入了解系外行星的反射光,並對最熱行星的短波長熱電子發射進行限制。

在這裏,我們報告了CHEOPS對掩星現象的首次觀測,即對一顆圍繞A型恒星運行的MP≈2MJ的行星——熱木星WASP-189 b的觀測。我們在部分測量的個例中發現了WASP-189 b的掩星現象,並基於四個掩星得出了dF=87.9±4.3ppm的掩星深度。我們將這些測量值與預測模型的數值進行了比較,並發現在假設熱量重新分配效率不高的情況下,這些測量值與被加熱到3435±27開爾文的無反射大氣相一致。除此之外,我們還介紹了由CHEOPS觀測到的WASP-189 b的兩次淩星。觀測到的淩星形狀不是對稱的,我們將其歸因於寄主星的高旋轉率所引起的重力昏暗。我們利用這些測量結果來完善行星的參數。

與《探索發現》中的數據相比,我們所得到的WASP-189 b淩星深度要深25%,並將其半徑更正為1.619 ± 0.021RJ。我們進一步測量了預測的軌道斜度為λ=86.4+2.9-4.4度,此數據與之前根據光譜觀測中得到的測量值一致,並且得出其真正斜度為Ψ=85.4±4.3度。最後,我們為CHEOPS的測光精度提供了參考值:對於V=6.6mag的恒星使用一小時的分檔,我們得到的單個光曲線的殘餘均方根值在10到17ppm之間,合並四次使用數據時則為5.7ppm。

BY: inverse

FY: Beakabuse

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