天文學家發現縮小版的木星與土星

Astronomers discover scaled-down Jupiter and Saturn in a faraway solar system like our own
http://www.physorg.com/news122219883.html

February 14, 2008

一個國際性天文學家團隊在近 5000 光年之遙的一個太陽系中發現二顆行星，類似於較小版本的木星與土星。這項發現指出，我們的銀河系擁有許多類似於我們自己的行星系統，Scott Gaudi 說，Ohio 州立大學天文學助教授。

他與他的同事在 2/15 當期的 Science 期刊上報告他們的結果。

當這二顆行星所環繞的恆星，從地球上看過去，被一顆距離更加遙遠的恆星從前面越過時，它們就被暴露出來了。從 2006 年三月底到四月初為其二週的時間，較接近的恆星放大了來自於距離較遠恆星的光線。

這種現象稱之為重力微透鏡（gravitational microlensing），而且這是個相當戲劇性的例子：來自於更遙遠的星光被放大 500 倍。

Optical Gravitational Lensing Experiment（OGLE）首先偵測到此事件，封為 OGLE-2006-BLG-109，時間是 2006 3/28。Microlensing Follow Up Network（MicroFUN），由 Andrew Gould，Ohio 州大的天文學教授，所領導，接著加入 OGEL 以組織世界各地的天文學家，對它進行規模更大的觀察。Andrzej Udalski，Warsaw 大學天文台的天文學教授，是 OGLE 的領導者。

Gaudi 帶頭分析進來的資料。當他研究光訊號時，他看見了一個變形，他認為那是由一顆質量約土星大小的行星所致。接著，一天後，發現了他所無法預期的額外扭曲：一個「光點」出現在訊號中，那顯然由第二顆、質量更大的行星環繞同樣一顆恆星所引起。

過了數月之後，Gaudi 證明，這二顆行星的闡釋是正確的。接著，David Bennett，Notre Dame 大學的天文物理學與宇宙學研究助教授，利用複雜的軟體精練 Gaudi 的初步模型，並揭露此系統的額外細節。

這是第三次，一顆木星質量行星由微透鏡所發現，Gaudi 解釋。在前二例中，額外的行星很難被偵測到它們在那裡。

"這是第一次我們具有放大倍數夠高的事件，在此我們對第二顆行星有顯著的敏感性 -- 而且我們發現了一個。" Gaudi 說。"你可以稱它為幸運，不過我認為它只是代表這些系統在我們的銀河系中很常見。"

天文學家先前曾一次發現二顆行星，"不過利用其他技術無法注意到像我們這樣的太陽系，" 他說。

新發現的行星顯然類似於木星與土星那樣的氣體行星 -- 不過大小只有 80% -- 而且它們所環繞的恆星約只有我們太陽的一半大。這顆恆星與我們的相比，不但黯淡且較冷，發出的光量只有 5%。

然而，這個新太陽系顯然比我們的要來得小。較大的行星與我們的木星相當（譯註：約 70%），而較小行星的質量比率則類似於土星（譯註：約 90%）。

而且，較小的行星離其恆星的距離約為較大的二倍，正如同土星與太陽之間的距離較木星與太陽之間的距離遠上二倍。雖然恆星比我們的太陽更加黯淡，不過二顆行星的溫度很可能類於我們的木星與土星，因為它們離該恆星較近。

"溫度相當重要，因為這支配行星形成時可利用的物質總量，" Gaudi 說。"大部分的理論家認為，我們太陽系中最大的行星會在木星的位置上形成，因為那是最靠近太陽，冰能形成的位置。土星為次大，因為它是下一個更遠的地點，在這裡能夠形成行星的原始材料比較少。"

"理論家納悶在其他太陽系當中的氣態巨人，是否會以我們那種方式形成。此系統看來投了贊成票。"

天文學家在能夠允許這種探測的第一個事件期間就發現行星這個事實，暗示我們太陽系的這些縮小版本應當十分常見，他補充道。

先前，天文學家已利用微透鏡發現 4 顆行星，其中二個是由以 Ohio 州立大學為主的 MicroFUN 所發現。最近的雙行星達到 6 個，而且他預期當其他團隊在明年發表新發現時，數量會加倍。

他也已計畫下一代微透鏡的實驗 -- 利用地面與太空中的望遠鏡 -- 除了最小的一顆，水星，之外，將能夠偵測到所有類似於我們太陽系的行星。

目前的發現依賴世界各國 11 個不同的地面望遠鏡，包括紐西蘭、塔斯梅尼亞（澳洲東南方）、以色列、智利、（西班牙）加那利島與美國。

職業與業餘的 skywatchers 都有加入。來自於其他三個微透鏡共同研究的人 -- Microlensing Observations in Astrophysics（MOA）Collaboration、Probing Lensing Anomalies NETwork（PLANET）與 RoboNet Collaboration -- 都貢獻了觀測，同時也是本論文的共同作者。

Gaudi 將此微透鏡事件形容成所研究過最複雜的一個事件。天文學家小心翼翼地在電腦上為其資料塑模，並對此光訊號探索所有可能的解釋。一年半之後，他們有信心發現了二顆行星。在某種程度上，他們的自信來自於夏威夷 W.M. Keck 天文台的額外觀測，他們用來計算恆星的質量。

※ 相關報導：

＊ Discovery of a Jupiter/Saturn Analog with Gravitational Microlensing
http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/sci;319/5865/927

B. S. Gaudi 等人（人數過多，請自行查詢）
Science 15 February 2008: Vol. 319. no. 5865, pp. 927 - 930
DOI: 10.1126/science.1151947

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