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新的突破!科学家发现了一种寻找系外行星的新方法

2020-02-28 12:10:04 暂无 阅读:1156 评论:0

众所周知,目前,科学家只能通过间接的方法寻找太阳系以外的行星。根据不同的方法,这将包括寻找恒星前面的凌日现象(凌日光度法),测量恒星的摆动现象(多普勒光谱法),寻找行星大气反射的光(直接成像法),以及一系列其他方法。

然后根据某些参数,天文学家就能够确定一颗行星是否可能适合居住。然而,来自荷兰的一组天文学家最近发布了一项研究,他们描述了一种寻找系外行星的新方法:寻找极光的迹象。由于这些是行星磁场和恒星相互作用的结果,这种方法可能是发现生命的捷径!让科学界为之一振!

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行星预测

说到行星磁场,就必须要说到太阳风即恒星风。因为磁场和恒星定期发射的带电粒子之间的相互作用即太阳风是造成极光的原因。此外,这种现象产生的无线电波具有独特的特征,可以被地球上的无线电观测站探测到。于是荷兰天文学家使用低频阵列(LOFAR)观测并进行此项研究。

LOFAR是一个多用途传感器阵列,与计算机和网络基础设施相匹配,可以处理非常大的数据量。该阵列的核心(“superterp”)包括一个由38个监测站组成的网络,这些监测站主要集中在荷兰东北部,另外还有14个监测站位于邻近的德国、法国、瑞典、英国、爱尔兰、波兰和拉脱维亚。

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他们的研究最近发表在《自然》杂志上,正如他们在研究中指出的那样,LOFAR能够探测到来自附近一颗恒星——GJ 1151的低频无线电波。GJ 1151是一颗距地球25光年的m型红矮星。正如阿斯特顿的首席科学家Harish Vedantham解释的那样:行星通过红矮星强大磁场的运动就像一个电动引擎,就像自行车发电机一样。这就会产生巨大的电流,为恒星上的极光和无线电发射提供能量。”

这种恒星与行星之间的相互作用已经被预测了30多年,部分是基于在太阳系中观察到的极光活动。虽然太阳的磁场不足以在太阳系的其他地方产生这种无线电辐射,但在木星及其最大的卫星上也发现了类似的活动。

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来自钱德拉x射线天文台和哈勃太空望远镜的合成图像显示了木星的高能x射线极光。左边的图像是日冕物质抛射到达木星时的极光,右边的图像是极光消退时的极光。这些极光是由来自太阳的日冕物质抛射触发的,该抛射在2011年到达了这颗行星。例如,木星的强磁场和木卫一之间的相互作用产生了极光和明亮的无线电辐射,甚至在足够低的频率下比太阳还亮。然而,这是天文学家第一次发现并破译来自另一个恒星系统的这种无线电信号。

随后科学家根据几十年来对木星的无线电观测,将这些知识应用到这颗恒星上。长期以来,人们一直预测,木星-木卫一的放大版存在于恒星-行星系统中,我们观测到的发射现象与这一理论非常吻合。

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利用这些光谱数据,研究小组排除了观测到的来自GJ 1151的无线电信号是由与另一颗恒星的相互作用产生的可能性。因为研究表明相互作用的双星也能发射无线电波,而利用光学观测,我们在无线电数据中寻找到了伪装成系外行星的伴星的证据。我们坚决排除了这种可能性,所以我们认为最有可能的是一颗地球大小的行星,它太小了,无法用我们的光学仪器探测到。希望?红矮星

这些发现特别重要,因为它们与一个红矮星系统有关。与我们的太阳相比,红矮星体积小、温度低、颜色暗淡,但也是宇宙中最常见的恒星类型——仅银河系中就有75%的恒星是红矮星。红矮星也是寻找位于环太阳宜居带(HZ)内的类地行星的很好的候选者。

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最近的一些发现,如Proxima b(太阳系外距离我们最近的系外行星)和围绕TRAPPIST-1公转的七颗行星,就证明了这一点。这些发现和其他发现使天文学家们得出结论:大多数红矮星的轨道至少有一个类地行星。

然而,红矮星拥有着强大的磁场和多变的性质,这意味着在其HZs轨道上运行的恒星会受到强烈的磁场和耀斑活动的影响。因此类似的发现使人们对位于红矮星HZ的行星是否能支持生命在很长时间产生了相当大的质疑。

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正因为如此,科学家们预测,任何以红矮星的赫兹轨道运行的行星都需要强大的磁场,以确保太阳耀斑和带电粒子不会完全夺走它们的大气层,使它们完全无法居住。因此,这一发现不仅为探索系外行星周围的环境提供了一种全新而独特的方法,也为确定系外行星是否适宜居住提供了一种方法。

通过搜索低频无线电辐射,天文学家不仅能探测到系外行星,还能测量它们的磁场强度和恒星辐射强度。这些发现将对确定围绕红矮星运行的岩质行星是否有能力支持生命大有帮助。

科学家现在正利用用这种方法来寻找其他恒星的类似辐射,在距我们太阳系20光年的范围内,至少有50颗红矮星,其中许多已经被发现至少有一颗行星在围绕它们运行。研究小组都预计,这种新方法将开辟一种寻找和表征系外行星的新途径,为系外生命的发现提供了重要途径!

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