周一 · 知古通今|周二 · 牧夫專欄

周三 · 風月同天|周四 · 觀測指南

周五 · 深空探測|周六 · 茶余星話|周日 · 天象預報

翻譯：楊幸允

校對：牧夫校對組

編排：陳宏宇

后臺：朱宸宇

https://aasnova.org/2025/05/07/how-squished-is-that-planet-astronomers-measure-oblateness-of-a-sub-neptune/

韋布空間望遠鏡眼中的木星。因為它的自轉速度很快，木星形狀略扁。圖片來源：美國國家航天局（NASA）、歐洲空間局（ESA）、加拿大宇航局（CSA）、空間望遠鏡研究所（STScI）、瓦倫西亞理工大學（UPV）的里卡多·韋索（Ricardo Hueso）、加州大學伯克利分校（UC Berkely）的伊姆克·德·佩特（Imke de Pater）和麥克·王（Michael H. Wong）、巴黎天文臺（Observatory of Paris）的蒂埃里·富歇（Thierry Fouchet）、萊斯特大學的（University of Leicester）的利·弗萊徹（Leigh Fletcher）和空間望遠鏡研究所的約瑟夫·德帕斯奎爾（Joseph DePasquale）

現在，系外行星凌星觀測的靈敏度足以探測到行星因自轉而略微變扁的情況。研究人員利用針對這種觀測的新程序，進一步研究了一顆寒冷、膨大的系外行星的自轉周期。

（不要）假設一顆球形行星

雖然無數天文學作業都要求學生將行星看作球體，但不是所有行星都如此完美。氣態行星的快速旋轉會使它們“受到擠壓”或呈扁球體。通過測量這種與理想球體的微小差距，天文學家們有可能揭示遙遠的系外行星的自轉速率和它的角動量，從而幫助我們弄清這些行星系統是如何形成的。

但是，測量這種微小的變化是很困難的。到目前為止，天文學家們只對少數幾個行星的扁球形進行了測量。凌星行星只有在越過宿主星邊緣時才會呈現出略微的扁平，這就需要高靈敏度、快速的觀測——以及適合分析信號的軟件。

“綠燈俠”（greenlantern）前進的方向

最近，芝加哥大學的埃倫·普賴斯（Ellen Price）與合作者們推出了一款為扁球體行星凌星時的光變曲線建模的新軟件。這款命名為 “綠燈俠”（greenlantern）的軟件并不是第一個或唯一一個解決扁球體行星凌日建模問題的程序?！熬G燈俠”的優勢在于它的高效；它將計算成本降到了最低，并且是向所有人公開的。

“綠燈俠”與只能為球形對稱的行星建模的“蝙蝠俠”的效率對比。當數據量變大時，建模更復雜的“綠燈俠”與“蝙蝠俠”效率相當。

圖片來源：普賴斯等人（2025）

在他們的論文介紹了建模的技術細節之后，普賴斯的團隊介紹了他們的測試對象——亞海王星系外行星HIP 41378f。值得注意的是，HIP 41378f是它所在的恒星系統中已知的五顆行星中最外圍的一顆；它的堆積密度極低，僅為0.09克/立方厘米；而且它圍繞主星運行的軌道多達542天，漫長而寒冷。

普賴斯的研究團隊用他們的代碼擬合了開普勒太空望遠鏡（Kepler space telescope）關于HIP 41378f的數據，并確定了這顆行星的扁率，從而確定了它的自轉速度。他們確定這顆行星的自轉周期至少為15.3小時，比木星（10小時）或土星（10.5小時）都要慢。

在不同可能性之間輪轉

HIP 41378f的扁率和軸傾角的聯合概率分布。

圖片來源：普賴斯等人（2025）.

除了自轉速率之外，這項研究還表明，目前對 HIP 41378f 的觀測結果符合多個軸傾角數值。這對HIP 41378f的形成過程意味著什么呢？考慮到這顆行星的質量——12個地球質量左右——可能有很多情況導致較大的軸傾角，其中包括恒星系統中行星之間的引力相互作用。但是，由于HIP 41378f的軌道與其他行星相距甚遠，天文學家們目前還不清楚它為什么會如此傾斜；我們需要更多的數據來真正確定HIP 41378f的軸傾角。

最后，普賴斯團隊結合HIP 41378f可能存在的星環系統解讀了他們的研究結果。鑒于這顆行星的堆積密度極低，可能有一個星環系統夸大了這顆行星的視半徑。在這種情況下測量的扁率將反映星環系統的影響，并不能用來推算行星的自轉速率。

論文原文：

https://doi.org/10.3847/2041-8213/adb42b

責任編輯：郭皓存

牧夫新媒體編輯部

『天文濕刻』 牧夫出品

微信公眾號：astronomycn

銀河系的俯視圖

你有想象過從俯視角度觀測的銀河系長什么樣嗎？由于身處銀河系內部，我們無法直接獲取其全貌影像，但基于蓋亞任務獲取的超過10億顆恒星定位數據，科學家得以最新繪制出銀河系俯視結構圖。

如圖所示，銀河系與多數螺旋星系類似，具有顯著旋臂結構。太陽及夜空中可見的明亮恒星均位于獵戶座旋臂內。此前關于銀河系存在兩條以上旋臂的推測，此次蓋亞數據提供了新的佐證。此外，銀河系中心區域存在明顯的棒狀核心結構。圖中銀河系中央盤面的色彩構成主要包含：暗色薄層星際塵埃、明亮藍色恒星以及紅色發射星云。盡管數據分析仍在持續進行，但為后續探測任務讓出資源，蓋亞衛星已于今年3月正式結束觀測任務。

圖片來源：歐洲空間局（ESA）、蓋亞任務團隊、數據處理與分析聯盟（DPAC）、Stefan Payne-Wardenaar

明日圖片：big space egg

謝謝閱讀