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chanti 2016-3-22 12:36 AM

HD 20782b確認是迄今軌道最扁的系外行星

一組由美國舊金山州立大學(San Francisco State University)天文學家Stephen Kane領軍的研究團隊,發現HD 20782b是迄今已知軌道偏心率(eccentricity)最大的系外行星。更甚者,他們還偵測到當這顆行星最接近其母恆星之時,其大氣層短暫反射星光造成的閃光。       
                  偏心率又稱為離心率,在這個案例中是指行星公轉軌道的橢圓程度;偏心率愈高、行星軌道的橢圓形狀愈扁長,反之偏心率愈低、行星軌道愈接近圓形。在我們太陽系中,8顆行星的橢圓軌道偏心率都很小,換言之,都很接近圓形軌道。而天文學家迄今已發現數顆軌道橢圓率或說偏心率很高的系外行星。       
                        [url=http://tamweb.tam.gov.tw/v3/tw/item_img/2016_1st/Kane_orbit_story.jpg][img=350,312]http://tamweb.tam.gov.tw/v3/tw/item_img/2016_1st/Kane_orbit_story.jpg[/img][/url]  HD 20782b離地球約117光年,位在南天的天爐座方向,質量下限約為1.8倍木星質量,但軌道行為卻像顆彗星一樣。其遠星點(離母恆星最遠之處)約距離母恆星2.5AU,相當於太陽系中火星軌道所在,近星點則約0.06AU,比水星還靠近太陽許多。這使得它的軌道偏心率達0.96,是迄今已知偏心率最高的軌道,太陽系中的任一天體都無法與之比擬。這意味著這顆行星繞母恆星公轉的軌道極扁長,從很遠的地方慢慢接近母恆星後,在最接近母恆星的近星點前後快速而迅猛地繞過母恆星。(註:AU為天文單位,1AU相當於1億5000萬公里,為地球到太陽的平均距離。)       
                  天文學家認為這類偏心率極高的軌道,是研究行星大氣的絕佳機會。例如:在HD 20782b最接近母恆星時,會暴露在短暫但極猛烈的恆星輻射中,此時藉由研究HD 20782b所反射的星光,天文學測可推知大氣的結構與組成成分等。       
                  以前曾做過的HD 20782b觀測結果就曾建議這顆行星可能擁有極扁長的軌道。Kane等人透過TERMS巡天計畫(Transit Ephemeris Refinement and Monitoring Survey)的凌日觀測資料,現在不僅證實這一點,而且還取得了完整個軌道參數。利用這些新軌道參數便可估計並安排他們的觀測時程,並申請太空望遠鏡觀測時間已取得行星最靠近母恆星時的訊息。結果Kane等人偵測到HD 20782b大氣反射光線所造成的HD 20782b亮度變化。由反射的星光,Kane等人能進一步瞭解像HD 20782b這樣的系外行星在絕大部分遠離母恆星的旅途中,以及短暫接近恆星而被快速加熱的過程中,其大氣會有什麼樣的行為模式。       
                  行星反射星光的比例有多少,或是它在天空中的視亮度有多亮,有部分因素來自行星大氣的組成成分。例如:像金星和木星這類被充滿冰粒的雲層包圍的行星,反射率就非常高。但若木星移動得太靠近太陽的話,強烈的太陽輻射照射下,行星雲層中的冰質物質都會消失。       
                  某些系外行星,其質量雖為木星級,但卻擁有非常短且趨近於圓形的公轉軌道,觀測顯示 這些行星的大氣中的反射性粒子的確有被恆星輻射剝奪的現象,因而使得這些行星顯得「昏暗」。但是在HD 20782b的案例中,過近星點速度非常快,因而受熱時間非常短暫,它大氣中的冰物質沒機會被蒸發,所以其大氣的反射陽光的比例才會這麼高。       
                  天文學家尚未完全確認HD 20782b的大氣組成,但這項最新的觀測研究的確顯示出這顆行星有類似木星的大氣層,有高反射率的雲層覆蓋於行星表面。       
                  像HD 20782b這樣的系外行星對天文學家而言還有眾多待解之謎,但光知道它有個很扁的橢圓軌道,卻很難解釋是什麼原因使得它變成這樣。Kane表示:這就像謀殺案現場,你知道必定有某種不好的事發生了,但卻無法描述是什麼原因造成這樣的局面;只能從血液噴濺在牆上的型態等凶案現象殘留的蛛絲馬跡來嘗試破案。       
                  Kane指出:在HD 20782b案例中,有幾個「嫌疑犯」。可能HD 20782行星系統中有多顆行星,但其中有一顆的軌道不穩定,致使這顆行星和HD 20782b彼此過於接近而發生撞擊,或幾乎發生撞擊,最終角力結果使得那顆行星被完全拋出這個行星系統,並使HD 20782b的軌道偏心率大增。而HD 2078本身是個雙星系統,所以也可能是雙星中的那顆伴星在某次進距掠過HD 20782b時,將HD 20782b原本比較圓的軌道擾動成現在這個模樣。       
                  Kane是將要執行的兩個衛星任務的成員,一為美國航太總署(NASA)的凌日系外行星巡天衛星(Transiting Exoplanet Survey Satellite,TESS),另一項則是歐洲太空總署(ESA)的系外行星特性探詢衛星(Characterizing ExOPLanet Satellite,CHEOPS),這兩項太空任務計畫將於2018年發射升空,屆時對HD 20782b案件能提供更多有利的線索。       
                資料來源:[url]http://news.sfsu.edu/news-story/most-eccentric-planet-known-flashes-astronomers-reflected-light[/url], 2016.03.16, KLC
http://tamweb.tam.gov.tw/v3/tw/content.asp?mtype=c2&idx=1485
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