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    我国学者利用郭守敬望远镜发现新的系外行星族群

    日期 2018-01-22   来源:数理科学部   作者:东苏勃 刘强 颜景志  【 】   【打印】   【关闭

      在国家自然科学基金项目(项目编号:11573003、11333002、11661161014)等资助下,北京大学科维理天文与天体物理研究所东苏勃研究员和南京大学天文与空间科学学院谢基伟副教授共同领导的科研团队,利用中国科学院国家天文台郭守敬望远镜(LAMOST)的观测数据,发现了一类新的太阳系外行星族群——热海星(Hoptunes),具有与第一个被发现的系外行星族群热木星一些相似的重要、标志性特征。研究成果以“LAMOST Telescope Reveals That Neptunian Cousins of Hot Jupiters are Mostly Single Offspring of Stars That are Rich in Heavy Elements ”(郭守敬望远镜揭示了热木星的海王星表弟妹多为富金属恒星的独生子女)为题,于2018年1月9日在Proceedings of the National Academy of Sciences PNAS,《美国科学院院刊》)上发表, 并被选为当期杂志封面的研究亮点文章之一。论文链接:http://www.pnas.org/content /115/2/266.full

      热木星是1995年发现的第一个系外行星族群,其形成机制仍然是一个谜。热木星有些重要特征,蕴含着其起源的重要线索。首先,热木星是比较稀少的,大概每100颗恒星周围才有1颗热木星;其次,热木星的宿主恒星大多数比太阳的金属丰度要高(即富含更高比例的重于氢和氦的化学元素);另外,热木星比较“孤独”,它们的附近一般很少发现其他的行星。

      利用LAMOST的精确恒星参数,该研究团队通过研究不同恒星金属丰度情况下NASA开普勒卫星发现的短周期行星的轨道周期和行星半径的分布(如图),发现了一个新的行星族群。这些行星比热木星要小(半径在2倍到6倍地球半径之间,平均接近海王星半径),但与热木星一样,偏好出现在富金属恒星附近,大多为“孤独”的单凌星系统,也只有大约1%的恒星附近存在这类行星。研究团队给这类新的行星族命名为热海星(Hoptune)。

      二十多年来,人们对热木星的形成和演化机制提出了多种理论,但是热木星的起源仍未有定论。研究团队基于LAMOST望远镜数据新发现的行星族群热海星与热木星有着几个同样的标志特征,这为揭开热木星和其他短周期行星起源这个重大谜题提供了关键的新线索和崭新的研究方向。

    图. 热海星的发现:不同金属丰度([Fe/H])下的行星轨道周期(Period)和行星半径(RP)的分布。从下至上,金属丰度增加。蓝色的点表示单凌星系统(系统中只发现这颗行星),红色的是多凌星系统。热木星的区域是在绿色横线的上端。粉色线段围成的就是热海星区域。LAMOST观测提供精确的宿主恒星半径和金属丰度。恒星半径进而用于确定行星的半径(开普勒卫星测光观测只能给出行星和恒星的半径比)。




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