克卜勒任務首度發現同時環繞兩顆恆星公轉的系外行星

更新日期:2011/10/04 00:07 PanSci 泛科學網

作者 網路天文館

           美國航太總署（ NASA ）克卜勒任務（ Kepler ）首度發現一顆環繞雙星公轉的行星（ circumbinary planet ），這個發現使得欣賞雙落日不再是星際大戰（ Star Wars ）電影的科幻情節，而是個科學事實。

 　　先前研究就已經暗示可能有環雙星的系外行星存在，但一直無法清楚證明，這個問題已懸宕了 10 幾年。克卜勒任務是經由凌日法（ transit ）偵測到這顆行星的存在，亦即當它經過所環繞的恆星前方時，會使恆星亮度稍微下降的現象。

 　   這顆編號為 Kepler-16b 的系外行星，距離地球約 200 光年遠；體積相當於土星，或許是由一半氣體、一半岩石所組成；繞兩星公轉一週約 229 天，類似金星繞太陽公轉一圈的天數，但與星際大戰中的塔圖因（ Tatooine ，天行者路克出生的行星）不同的是：由於母恆星們都是表面溫度不高、輻射不強的矮星，所以 Kepler-16b 也是顆溫度不高的行星，表面的水可能都在冰的狀態，不適合生命居住。不過這顆行星的發現，至少證明了我們銀河系中有各式各樣的行星系統，不見得都和太陽系相同。克卜勒任務首席研究員 William Borucki 表示：由於我們銀河系中的恆星大多是雙星系統或聚星系統的成員之一，這個發現也顯示生命可存在的區域範圍比先前所認為得更廣泛。

 　　由 SETI 研究所 Laurance Doyle 領軍的研究團隊，經由克卜勒太空望遠鏡 15 萬顆恆星的亮度變化觀測資料搜尋系外行星。科學家在這批資料中發現 Kepler-16 系統有顆新行星，而 Kepler-16 本身又是食雙星系統，兩星互繞一週約 41 天，兩子星都比太陽稍小，其中 A 子星僅有太陽質量的 69%，為 K 型矮星，表面溫度約 4400K 左右；另一顆 B 更僅有太陽質量的 20%而已，是顆紅矮星，表面溫度當然也比我們的太陽低得多。當比較小的 B 部分遮蔽到較大的 A 時，會發生主食（ primaryeclipse ），而 A 部分遮蔽或完全遮蔽這個較小的 B 子星時，亮度下降的比較少，是所謂的「次食（ secondary eclipse ）」。

 　　然而當他們再仔細觀測這個系統的亮度變化狀況時，發現在主食和次食之外，還有其他的亮度下降現象，顯示應有第 3 個天體存在。這些被稱為「三食（ tertiary eclipse ）」和「四食（ quaternary eclipse ）」的亮度變化，時間間隔並不規則，意味著每次第 3 個天體通過這對雙星中任一顆恆星前方時，彼此的相對軌道位置都不太相同。這顯示第 3 個天體是以很寬的軌道同時環繞這對雙星公轉，而非單僅環繞其中一顆子星公轉。

 　　從第 3 個天體的重力拖曳（ gravitational tug ）對恆星們造成的掩食時間變化，科學家可估算出第 3 個天體的質量大小，結果發現其重力拖曳非常微弱，所以第 3 個天體的質量必定不大。

 　　天文學家絕大部分對恆星質量大小的認知都來自這種食雙星系統，而從凌日事件中又可得知行星的體積大小。讓 Doyle 等人最狂喜的發現，就是 Kepler-16 在一個恆星系統中，同時結合了這兩種狀況，這讓 Kepler-16b 成為有史以來質量測得最精準的系外行星之一，這些天文學家們得以好好認識這個特異的行星系統。

 資料來源： NASA’s Kepler Mission Discovers a World Orbiting Two Stars [09.15.11]