天文学家测量恒星伴侣的旋转速率

NASA / JPL-CALTECH

在太阳超越太阳系的太阳系中拍摄一个外行 - 一个星球 - 并不容易。星球的父母明星远离行星本身的光线，使这个星球难以看到。在拍摄像地球这样的小型岩石行星的照片仍然不可行，研究人员通过捕捉大约20个巨大的行星状物体的图像来实现了进步。这些物品被称为行星群众伴侣，比木星更为大于木星，远离其恒星的眩光，并且少量仍然可以通过它们的形成 - 所有特征都能焕发热量，使它们更容易拍摄。

但一个大问题仍然存在：这些行星群众伴侣实际上是行星，还是他们是叫做棕色矮人的“失败”的星星？棕色矮人形式像星星那样从坍塌的气体中脱离 - 但他们缺乏点燃和闪耀星光的质量。他们可以在他们自己的空间上找到漂浮，或者可以与其他棕色矮人或星星一起找到轨道。最小的棕色矮人的尺寸与木星相似，在绕轨道时看起来就像一个星球。

CALTECH的研究人员对Maunakea的W. M. M. Keck天文台进行了新的方法，对神秘来说是一种新的方法：他们已经测量了三个拍摄的行星群体的旋转速率，并将它们与小棕色矮人的旋转速率进行了比较。结果提供了一套新的线索，其中暗示了同伴可以形成的方式。

“这些伴侣具有高群众和广泛分离的同伴可以作为行星或棕色矮人形成，”研究生Marta Bryan（Ms'14），一项新的研究，描述了本质上的天文学的研究结果。“在这项研究中，我们想要揭示他们的起源。”

行星大规模伴侣VHS 1256-1257（右下）及其宿主之星（中心）的图像。

“这些新的旋转测量表明，如果这些机构是远离星星的大规模行星，他们都有与最小的棕色矮人非常相似的属性，”Caltech行星科学教授Heather Choutson说：本文的作者。

天文学家测量旋转速率，或一天的长度，其中三个行星质量伴侣称为ROXS 42B B，GSC 6214-210b和VHS 1256-1257b。他们在凯克天文台使用乐器，称为近红外光谱仪（NIRSPEC）来解剖来自同伴的光。当物体在其轴上旋转时，从朝向我们转向的侧面的光转移到更短的蓝色波长，而来自后退侧的光线偏移到更长的较长，波长的光。这种转移的程度表示旋转体的速度。结果表明，三个同伴的旋转速率在每秒六到14公里之间，类似于我们太阳系的煤气巨头土星和木星的旋转速率。

对于研究，研究人员还包括已经测量了旋转率的两个行星群众伴侣。一β个，Pictoris B，每秒25公里的旋转速率 - 到目前为止测量的任何行星质量体的最快旋转速率。

研究人员将五个伴侣的旋转率与以前用于小型自由漂浮的棕色矮种测量的旋转率。两种种群的旋转率范围是难以区分的。换句话说，同伴在与自由浮动的棕色矮人对应物中的速度大致相同的速度旋转。

结果表明了两种可能性。一个是行星群众伴侣实际上是棕色矮人。第二种可能性是，在这项研究中看着同伴是由行星所形成的行星，就像行星一样，从他们的星星周围旋转的物质圆盘，但由于尚未理解的原因，这些物体最终与类似的旋转速率相似棕色矮人。一些研究人员认为，新形成的行星和棕色矮人都被微型气体盘环绕，可能有助于减缓其自旋速率。换句话说，类似的物理过程可以离开行星和具有类似旋转速率的棕色矮种。

“这是一个对培养的自然问题，”克劳森说。“是像棕色矮人出生的行星伴侣，还是他们只是最终表现得像它们一样有类似的旋转？”

该团队还说，伴侣旋转比预期更慢。生长的行星往往是由它们从周围的气体盘中拉入的材料旋转，以与旋转的溜冰者提高它们的速度或角动量的方式相同的方式。当这些时，观察到的相对缓慢的旋转速率对象表明它们能够在这种旋转过程中有效地将制动器放在这种旋转过程中，也许通过将一些角动量转移回环绕气体盘。研究人员正在计划未来的旋转利率研究以进一步调查此事。

“我们的太阳系外的行星体积的旋转速率尚未完全探索，”布莱恩说。“我们现在刚刚开始用它作为理解行星群体对象的形成历史的工具。”

该研究标题为“对年轻行星 - MassCompanions的旋转演变的限制”，由美国宇航局和斯隆研究奖学金计划提供资金。其他作者包括CALTECH的Konstantin Batygin（MS '10，PHD '12），行星科学和Van Nuys Page Scholar助理教授; Björnbenneke，以前的Caltech和现在的蒙特利尔大学;和德克萨斯大学奥斯汀的Brendan Bowler。

出版物：Marta L. Bryan等，“对年轻行星群众伴侣的旋转演变的约束，”自然天文学（2017）DOI：10.1038 / S41550-017-0325-8