云南天文臺錢聲幫研究員等發(fā)現(xiàn)宇宙中擁有兩個“太陽”的太陽系外行星系統(tǒng)
2011年6月的“英國皇家天文學(xué)會月刊”,以通訊快報形式發(fā)表了中國科學(xué)院云南天文臺研究員錢聲幫小組一項重要成果:他們發(fā)現(xiàn)了圍繞一顆磁激變雙星運轉(zhuǎn)的三顆類木巨行星,被稱為是宇宙中第一個擁有兩個“太陽”的太陽系。該發(fā)現(xiàn)對探討磁激變雙星的形成、恒星與行星的相互作用、太陽系的演化結(jié)局以及地球等太陽系內(nèi)行星的命運等具有重要意義。
為了尋找宇宙中另外的太陽系,圍繞其他恒星運轉(zhuǎn)的多系外行星系統(tǒng)(含有兩顆及兩顆以上行星)的搜尋一直是天文學(xué)家努力的目標。從 1992 年起,人們發(fā)現(xiàn)的多系外行星系統(tǒng)有 60 多個。然而,這些多系外行星系統(tǒng)幾乎都是圍繞單個的母星天體轉(zhuǎn)動。最近,以我臺錢聲幫研究員為首的研究組研究的這顆磁激變雙星名叫寶瓶座HU,距離地球180光年,由一顆磁場很強的白矮星和紅矮星組成,紅矮星的物質(zhì)源源不斷地流向磁白矮星而形成壯觀的吸積柱。兩顆子星間的距離約為59萬公里,相當于地球到月球距離的1.5倍,平均2小時5分鐘相互繞轉(zhuǎn)一圈。由于兩顆子星相互繞轉(zhuǎn)的軌道面與人們的視線平行,它們繞轉(zhuǎn)會產(chǎn)生掩食,從而導(dǎo)致的亮度發(fā)生變化。雖然進食的亮度變化輪廓是隨時間變化的(如下圖所示),但出食的輪廓卻非常的穩(wěn)定,且整個出食的時間僅為幾秒,這為精確測定出食的中間時刻提供了良好的機會!為天文學(xué)家提供了一個精確穩(wěn)定的出食信號源。

通過對這顆雙星進行一年多的測光監(jiān)測,并結(jié)合前人的多波段(如X射線)觀測資料,錢聲幫研究員等發(fā)現(xiàn)它的出食光信號到達地球的時間存在兩個微小變幅的周期性變化(如下圖所示),并且推斷出還存在第三個小變幅的周期性變化。

這兩個小變幅的周期性變化揭示了在距離該雙星約為3.6和5.4天文單位(1天文單位定義為地球到太陽的平均距離)處分別存在類木巨行星。詳細的計算表明它們的最小質(zhì)量為5.9倍和4.5倍木星,繞轉(zhuǎn)周期分別為6.54年和11.96年。第三個小變幅周期性變化的存在表明該系統(tǒng)中還有第三顆系外行星。人類在地球上很難在遙遠的星空中觀看到磁激變雙星中漂亮的吸積柱和熱斑等現(xiàn)象,而在這三顆巨行星星球上能近距離目睹這些壯麗的天文奇觀(如下圖所示)

眾所周知,太陽系內(nèi)行星到太陽的距離滿足提丟斯-波得定則。如下圖中的藍點所示,n=1、2、3、4、5、6、7、8 分別代表水星、金星、地球、火星、小行星帶、木星、土星、天王星和海王星的位置。令人感興趣的是,已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的圍繞磁激變雙星寶瓶座HU運轉(zhuǎn)的兩顆類木巨行星到中心雙星的距離似乎也滿足相同的提丟斯-波得關(guān)系(如下圖中的紅色五角星所示),分別對應(yīng)于小行星帶和木星的位置。如果第三顆系外行星也滿足這一定則,它到中心雙星的距離應(yīng)該為9.6天文單位,要得到覆蓋它完整軌道的資料,我們還需要對寶瓶座HU進行10年左右的監(jiān)測。
