發現係外行星的新時代從“木星的弟弟”的照片開始

在2021年12月和2023年2月拍攝的這兩張照片中，可以看到太陽係外行星AF Lep b(大約10點鍾方向的白點)圍繞其主星(中心)的運動。圖像是用hawaiʻi. w . m .凱克天文台的10米望遠鏡收集的
（神秘的地球uux.cn）據凱克天文台：天文學家利用Hawaiʻi島莫納克亞島上的W. M .凱克天文台發現了一顆質量最小的行星，其圖像已被直接捕捉到。他們不僅能夠測量它的質量，還能夠確定它的軌道與我們太陽係中的大行星相似。
這顆行星名為AF Lep b，是利用天體測量技術首次發現的行星之一；這種方法測量宿主恒星多年來的細微運動，以幫助天文學家確定難以看到的軌道夥伴，包括行星，是否受到引力的牽引。
這項研究由德克薩斯大學奧斯汀分校的天文學研究生凱爾·弗蘭森領導，發表在《天體物理學雜誌快報》上。
“當我們使用凱克II望遠鏡實時處理觀察結果，仔細消除恒星的眩光時，這顆行星立即彈出，並且隨著我們觀察時間的延長變得越來越明顯，”弗蘭森說。
弗蘭森的團隊捕捉到的直接圖像顯示，AF Lep b的質量約為木星的三倍，並圍繞AF Leporis運行，這是一顆年輕的類似太陽的恒星，距離我們約87.5光年。他們從2021年12月開始拍攝了一係列該星球的深度圖像；此後，另外兩個團隊也捕捉到了同一顆行星的圖像。
“這是第一次使用這種方法來尋找一顆圍繞年輕太陽運行的巨大行星，”德克薩斯大學奧斯汀分校天文學助理教授兼該研究的高級作者布倫丹·鮑勒說。"這為使用這種方法作為發現係外行星的新工具打開了大門。"

這張圖表顯示了迄今為止直接拍攝到的所有太陽係外行星的質量和軌道距離。天文學家已經確認了五個(用星星標記)的質量，並估計了其餘的(點)。新拍攝的行星AF Lep b(黃色恒星)，其質量和軌道使其成為迄今為止拍攝的最像木星的太陽係外行星之一。鳴謝:布倫丹·鮑勒，德克薩斯大學奧斯汀分校
盡管質量比它的主星小得多，一顆繞軌道運行的行星會導致一顆恒星的位置圍繞行星係統的質心輕微擺動。天體測量學利用一顆恒星在天空中相對於其他恒星位置的變化來推斷軌道行星的存在。根據Hipparcos和Gaia衛星25年來的觀測結果，Franson和Bowler確定了AF Leporis星可能是一顆行星。
為了直接對這顆行星進行成像，UT Austin團隊使用了凱克天文台的自適應光學係統，該係統可以校正地球大氣湍流引起的波動，並與凱克II望遠鏡的近紅外相機2 (NIRC2)矢量渦旋日冕儀配合使用，該係統抑製了來自宿主恒星的光，因此可以更清楚地看到這顆行星。AF Lep b比它的主星要暗10，000倍，距離大約是日地距離的8倍。
“給行星成像很有挑戰性，”弗蘭森說。“我們隻有大約15個例子，我們認為Keck II望遠鏡和NIRC2自適應光學成像使這種新的‘動態信息’方法成為可能，與過去二十年進行的盲目調查相比，這種方法將更加有效。”
尋找太陽係外行星的兩種最常見的方法是，如果一顆行星碰巧定期從恒星前麵經過，就像一隻繞著門廊燈盤旋的蛾子一樣，觀察星光輕微的周期性變暗，並測量由於行星沿著地球方向來回拉動恒星而導致的星光頻率的微小變化。這兩種方法都傾向於對靠近其主恒星運行的大型行星最有效，而且這兩種方法都是間接的:我們看不到行星，我們隻看到它如何影響恒星。
直接成像和天體測量相結合的方法可以幫助天文學家找到太陽係外的行星，這些行星以前很難用其他方法找到，因為它們離它們的主恒星太遠，質量太低，或者從地球上看沒有側軌道。這項技術的另一個好處是，它允許天文學家直接測量行星的質量，這是在寬軌道距離上用其他方法難以做到的。
鮑勒說，研究小組計劃繼續研究AF Lep b。
“這將是一個很好的目標，可以用詹姆斯·韋伯太空望遠鏡和下一代大型地麵望遠鏡，如巨型麥哲倫望遠鏡和30米望遠鏡，進一步表征，”鮑爾勒說。“我們已經計劃在更長的波長上進行更敏感的後續努力，以研究這顆行星的物理屬性和大氣化學。”