根據(jù)使用 KMTNet 望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行的一項開創(chuàng)性的微透鏡研究，超級地球（與地球相似的較大行星）在宇宙中比科學(xué)家之前認(rèn)為的要常見得多。研究人員發(fā)現(xiàn)，這些行星可以繞其恒星運行至遙遠(yuǎn)的距離，類似于木星等氣態(tài)巨行星，這暗示著隱藏著豐富的外星世界。

利用罕見的宇宙排列和光異常，該團(tuán)隊不僅發(fā)現(xiàn)了新的行星，還在國際合作和創(chuàng)新望遠(yuǎn)鏡技術(shù)的推動下，開始拼湊行星形成的神秘過程。

一個國際天文學(xué)家團(tuán)隊利用韓國微透鏡望遠(yuǎn)鏡網(wǎng)絡(luò)（KMTNet）發(fā)現(xiàn)，超級地球系外行星在宇宙中比以前認(rèn)為的要普遍得多。

通過分析新發(fā)現(xiàn)的行星的主恒星造成的細(xì)微光線扭曲，并將他們的發(fā)現(xiàn)與 KMTNet 微透鏡調(diào)查的更大數(shù)據(jù)集進(jìn)行比較，研究人員發(fā)現(xiàn)超級地球可以存在于與恒星距離相似的地方，就像我們的氣態(tài)巨行星與太陽的距離一樣，該研究的共同作者、俄亥俄州立大學(xué)天文學(xué)名譽(yù)教授安德魯·古爾德解釋說。

“科學(xué)家們知道小行星的數(shù)量比大行星多，但在這項研究中，我們能夠證明，在這種總體模式中，存在著過剩和不足，”他說。“這非常有趣。”

雖然軌道靠近恒星的行星相對容易探測，但尋找軌道更寬、更遠(yuǎn)的行星則困難得多。即便如此，該團(tuán)隊估計，銀河系中每三顆恒星中，就可能至少有一顆超級地球擁有類似木星的長軌道周期。他們的發(fā)現(xiàn)表明，這些巨大的巖石行星可能是整個宇宙行星系統(tǒng)的一個普遍特征——古爾德表示，這一結(jié)論有助于推動他參與開創(chuàng)的行星微透鏡研究領(lǐng)域的發(fā)展。

這項研究的發(fā)現(xiàn)是通過微透鏡效應(yīng)得出的，微透鏡效應(yīng)是一種觀測效應(yīng)，當(dāng)物質(zhì)的存在使時空結(jié)構(gòu)發(fā)生可探測的扭曲時發(fā)生。當(dāng)一個前景物體，比如一顆恒星或行星，經(jīng)過觀察者和一顆更遙遠(yuǎn)的恒星之間時，光線會從光源彎曲，導(dǎo)致物體亮度明顯增加，這種增加可能持續(xù)幾小時到幾個月。

天文學(xué)家可以利用這些亮度波動（或稱亮度凸起）來幫助定位與我們地球不同的外星世界。在本例中，微透鏡信號被用來定位OGLE-2016-BLG-0007，這是一顆超級地球，其質(zhì)量比大約是地球的兩倍，軌道比土星更寬。

這些觀測結(jié)果使研究小組能夠?qū)⑾低庑行欠譃閮深悾阂活愑沙壍厍蚝皖愃坪Ｍ跣堑男行墙M成，另一類由像木星或土星這樣的氣態(tài)巨行星組成。這一發(fā)現(xiàn)為行星系統(tǒng)科學(xué)打開了新的大門：更好地了解系外行星的分布可以揭示它們形成和演化過程的新見解。

這項研究由中國、韓國以及美國哈佛大學(xué)和史密森學(xué)會的研究人員領(lǐng)導(dǎo)，最近發(fā)表在《科學(xué)》雜志上。

為了解釋他們的研究結(jié)果，研究人員還將他們的發(fā)現(xiàn)與行星形成理論模擬的預(yù)測進(jìn)行了比較。他們的結(jié)果表明，雖然系外行星可以根據(jù)質(zhì)量和構(gòu)成分為幾類，但它們的產(chǎn)生機(jī)制可能有所不同。

“氣態(tài)巨行星形成的主流理論是通過失控氣體吸積，但其他人則認(rèn)為，它既可能是吸積，也可能是引力不穩(wěn)定性，”古爾德說。“我們認(rèn)為我們目前還無法區(qū)分這兩者。”

這項研究的另一位合著者、俄亥俄州立大學(xué)天文學(xué)教授理查德·波格 (Richard Pogge) 表示，這樣做可能需要從 KMTNet 等專門系統(tǒng)和其他類似的微透鏡儀器中獲取大量長期數(shù)據(jù)。

“尋找微引力透鏡恒星事件很難。找到一顆擁有行星的微引力透鏡恒星更是難上加難，”他說，“我們必須觀測數(shù)億顆恒星，才能找到哪怕一百顆這樣的恒星。”

這種排列現(xiàn)象極其罕見，迄今為止發(fā)現(xiàn)的5500多顆系外行星中，只有237顆是通過微透鏡技術(shù)識別出來的。波格表示，如今，借助位于南非、智利和澳大利亞的三臺強(qiáng)大的定制望遠(yuǎn)鏡，KMTNet系統(tǒng)可以幫助科學(xué)家們定期在宇宙中搜尋這些令人驚嘆的事件。

最值得一提的是，俄亥俄州立大學(xué)成像科學(xué)實驗室的科學(xué)家們設(shè)計并建造了韓國微透鏡望遠(yuǎn)鏡網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)（KMTCam），該系統(tǒng)正是依靠它來識別系外行星。波格表示，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，像這樣的全球性合作將把科學(xué)理論的愿景轉(zhuǎn)化為真正的發(fā)現(xiàn)。

“我們就像古生物學(xué)家一樣，不僅重建了我們賴以生存的宇宙的歷史，還重建了支配它的進(jìn)程，”他說，“因此，能夠?qū)⑦@兩部分整合成一幅圖景，我們感到非常滿足。”

編譯自/ScitechDaily