天文学家证实开普勒系外行星的密度低

时间：2021-08-12 15:52:06 来源：

艺术家对恒星系统开普勒9及其两个行星的描绘。天文学家已经使用运输计时和径向速度方法证实了开普勒9的两颗行星的密度非常低。NASA，喷气推进实验室/加利福尼亚理工学院，艾姆斯研究中心

开普勒任务及其扩展名为K2，发现了成千上万的系外行星。它使用过境技术检测到它们，从地球的角度看，每当轨道上的行星在其恒星表面上移动时，它就会测量光强度的下降。过境不仅可以测量轨道周期，而且通常可以根据其过境曲线的详细深度和形状以及宿主恒星的特性来确定系外行星的大小。但是，过渡方法不能测量行星的质量。相比之下，径向速度法可以测量主恒星在绕行系外行星的引力作用下的摆动，因此可以测量其质量。知道行星的半径和质量后，就可以确定其平均密度，从而了解其组成的线索。

大约15年前，CfA天文学家和其他一些天文学家意识到在具有多个行星的行星系统中，一个行星在另一行星上的周期性引力会改变其轨道参数。尽管过渡方法不能直接测量系外行星的质量，但它可以检测到这些轨道变化，并且可以对它们进行建模以推断质量。开普勒（Kepler）已经确定了数百个具有运输时机变化的系外行星系统，并且已经成功建模了数十个。出人意料的是，该程序似乎发现了密度非常低的系外行星。例如，开普勒9系统似乎有两个密度分别为每立方厘米0.42和0.31克的行星。（作为比较，岩石地球的平均密度是5.51克/立方厘米，水的定义是1.0克/立方厘米，而气体巨人土星的平均密度是0.69克/立方厘米。）惊人的结果使人们对运输时间变化方法的一个或多个部分产生了怀疑，并引起了长期的关注。

CfA天文学家David Charbonneau，David Latham，Mercedes Lopez-Morales和David Phillips及其同事通过使用径向速度方法测量开普勒9行星的密度来测试该方法的可靠性，其中两个类似土星的行星在其中一小群系外行星，其质量可以用任何一种技术测量（甚至勉强可以测量）。他们在十六个观测时期使用了位于拉帕尔玛的Telescopio Nazionale Galileo上的HARPS-N光谱仪； HARPS-N通常可以测量速度变化，误差小至每小时约20英里。他们的结果证实了通过传递时序方法获得的极低密度，并验证了传递变异方法的功效。

出版物：“ HARPS-N径向速度证实了开普勒9号行星的低密度，L。Borsato，L。Malavolta，G。Piotto，LA Buchhave，A。Mortier，K。Rice，AC Cameron，A。Coffinet，A。Sozzetti D.Charbonneau，R.Cosentino，X.Dumusque，P.Figueira，DW Latham，M.Lopez-Morales，M.Mayor，G.Micela，E.Molinari，F.Pepe，D.Phillips，E.Poretti， S.Udry和C.Watson，MNRAS484,3233,2019。

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