難道錯怪太陽了?距離地球50光年外的系外行星,顛覆了我們的認知

在浩瀚的宇宙中,太陽一直是我們地球生命的能量源泉,我們對太陽以及太陽系內行星的運行規律有着較爲深入的認知。

然而,距離地球 50 光年外的飛馬系 51b 行星的發現,在天文學界引發了巨大的震動,也讓我們開始重新審視以往對行星形成和演化的認知。這顆行星是怎麼被發現的?爲什麼說它顛覆了我們以往的認知?

20 世紀 90 年代初期,瑞士天文學家米歇爾・馬約爾和他的學生迪迪埃・奎洛茲在日內瓦大學天文系致力於雙星系統的研究工作。

他們運用多普勒視向速度法,藉由測量恆星光譜線的細微變動來探測恆星視向速度的變化情況,進而推斷恆星周圍是否有其他天體對其施加引力擾動。

爲尋找系外行星,馬約爾和奎洛茲決定把他們的技術運用到對明亮恆星的觀測中。不過,那時的觀測設備難以滿足這一需求,於是他們決定在法國上普羅旺斯天文臺建造一臺高分辨率光譜儀,並將其命名爲 ELODIE。

作爲馬約爾的學生,奎洛茲負責儀器的測試以及觀測數據的處理工作。歷經數年的不懈努力,他們最終實現了優於 10 米 / 秒的視向速度精度,這樣的精度足以探測到類似木星大小的行星對恆星產生的引力擾動。

1995 年,馬約爾和奎洛茲運用 ELODIE 光譜儀對飛馬座 51 這顆恆星展開觀測。他們察覺到,飛馬座 51 的視向速度呈現出一種週期性的變化,這種變化與一顆圍繞其公轉的行星所產生的引力擾動相契合。

經過進一步的分析與確認,他們最終宣告發現了首顆圍繞類似太陽的恆星公轉的系外行星 —— 飛馬座 51b。

然而,這一發現最初並未得到廣泛認同。因爲飛馬座 51b 的軌道結構極爲奇特,再加上此前已有多次錯誤的系外行星發現報道,所以許多天文學家對這一結果持懷疑態度。

不過,美國加州大學的馬西研究小組在得知這一發現後,迅速動用自己的觀測設備進行驗證,並在短短四個夜晚的觀測時間裡就確認了飛馬座 51b 的存在。這一結果最終獲得了國際天文學界的廣泛認可,飛馬座 51b 也由此成爲人類歷史上第一顆被證實的系外行星。

飛馬座 51b 坐落於飛馬座,與地球相距大約 50.9 光年。它屬於類木行星,質量大概是木星質量的一半,然而其體積卻約爲木星的兩倍。這般質量與體積的非對稱性,讓飛馬座 51b 在行星羣體中顯得格外獨特。

它的軌道週期很短,僅僅約爲四個地球日,這就表明它圍繞其母星 —— 飛馬座 51 恆星的公轉速度極快。另外,飛馬座 51b 與母星之間的距離也極爲接近,僅有 800 萬公里,要知道離太陽最近的水星與太陽的距離都有5800萬公里。

由於和母星距離極近,飛馬座 51b 遭受着強烈的恆星輻射以及引力作用,致使其表面溫度極高,達至約 1000 攝氏度。這樣的高溫環境使得飛馬座 51b 成爲了一個貨真價實的 “熱木星”。其大氣層被極度加熱後向外膨脹,從而形成了一層雖然密度極低但厚度可觀的熱大氣圈層。

而且,飛馬座 51b 還處於潮汐鎖定的狀態,也就是說它永遠以同一面朝向其母星。這種鎖定狀態使得飛馬座 51b 的一面始終承受着強烈的恆星輻射和引力作用,而另一面則相對較爲平靜。這種極端的溫差以及引力差異或許會對飛馬座 51b 的內部結構和大氣環流產生深刻的影響。

那麼,這樣的飛馬座 51b 究竟是如何顛覆了傳統認知的呢?

在飛馬座 51b 被發現之前,科學家對行星的認識主要建立在太陽系內的行星之上,尤其是類似木星那樣的氣態巨行星。這些行星一般處在距離恆星較遠的區域,有着較長的軌道週期,並且承受着相對較爲和緩的恆星輻射與引力影響。

其原因在於,距離恆星較遠之地溫度相對較低,固體物質也較爲豐富,這有利於大行星通過不斷吸積這些固體物質而逐步發展壯大。

然而,飛馬系 51b 卻徹底打破了這種常規認知。如上文所述,它與母星的距離非常近,僅約 800 萬公里。在如此靠近恆星的位置,處於高溫環境之下,按常理來說應當難以形成大行星,因爲缺乏足夠的固體物質供其進行吸積。

這一情況使得人們不得不重新考量太陽在行星形成和演化過程中所扮演的角色。長久以來,我們以太陽系作爲模板來理解其他行星系統,太陽作爲中心恆星,一直被認爲在行星的形成和演化中起着舉足輕重的作用。

但是,飛馬系 51b 的存在表明,其他恆星系統中的行星形成和演化可能有着與太陽系截然不同的機制。太陽在太陽系中的行爲及作用方式,或許不能輕易地套用到其他恆星系統當中。

一些科學家提出了大膽的設想,認爲飛馬系 51b 可能並非其所在星系的原生天體。它有可能是在與其他行星相互作用的過程中被 “推” 到了如今這個靠近母星的位置,也有可能是在兩個星系相互作用的時候被現在的恆星所俘獲而來。

這些假設雖然爲解釋飛馬系 51b 的奇特位置提供了一些思路,但同時也對傳統的行星形成理論提出了進一步的挑戰。

或許隨着科學技術的不斷進步和觀測數據的不斷積累,未來我們將能夠更深入地瞭解飛馬座51b以及宇宙中其他行星的奧秘,進一步推動天文學領域的發展和進步。

結語

距離地球 50 光年之外的飛馬系 51b 這顆系外行星,憑藉其非凡的特性與令人驚歎的發現,爲我們揭示了具有顛覆性的真相。

它使我們深切體會到宇宙的多樣性與複雜性遠超我們的預想,同時也促使我們對太陽以及行星的形成和演化展開全新的思索。在未來的探索征程中,我們會持續追尋宇宙的奧秘,不斷突破我們的認知邊界,堅信在這個過程裡,我們將會收穫更多的驚喜與發現。

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