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May. 07 2026

尋找有兩個太陽的行星世界的新方法

  • 在這張藝術家描繪的雙星系統中行星概念圖中,一顆氣態巨行星位於前景右側,並被兩顆恆星照亮。美國航太總署的凌日系外行星巡天衛星(TESS)透過觀測行星凌日時恆星亮度的降低,發現了兩個雙星系統中的行星。天文學家現在展示了一種新的行星探測方法,即透過觀測恆星相互掩食的時間。Credit: NASA's Goddard Space Flight Center/Chris Smith (USRA)

    在這張藝術家描繪的雙星系統中行星概念圖中,一顆氣態巨行星位於前景右側,並被兩顆恆星照亮。美國航太總署的凌日系外行星巡天衛星(TESS)透過觀測行星凌日時恆星亮度的降低,發現了兩個雙星系統中的行星。天文學家現在展示了一種新的行星探測方法,即透過觀測恆星相互掩食的時間。Credit: NASA's Goddard Space Flight Center/Chris Smith (USRA)

  • 圖中說明如何透過觀測恆星食來擴展 TESS 的功能,從而發現它原本無法探測到的新候選行星。Credit: NASA’s Goddard Space Flight Center/Francis Reddy

    圖中說明如何透過觀測恆星食來擴展 TESS 的功能,從而發現它原本無法探測到的新候選行星。Credit: NASA’s Goddard Space Flight Center/Francis Reddy

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由美國航太總署(NASA)主導的系外行星搜尋任務TESS至今已確認了885顆系外行星,並識別出超過7900顆系外行星候選者。不過對於TESS來說,辨識雙星系統中是否存在行星仍是極具挑戰。為此,一組天文研究團隊開發出了新的調查方法,並辨識出27個可能存在行星的雙星系統。相關研究成果於5月4日發表於《皇家天文學會月刊》(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)上。

在這張藝術家描繪的雙星系統中行星概念圖中,一顆氣態巨行星位於前景右側,並被兩顆恆星照亮。美國航太總署的凌日系外行星巡天衛星(TESS)透過觀測行星凌日時恆星亮度的降低,發現了兩個雙星系統中的行星。天文學家現在展示了一種新的行星探測方法,即透過觀測恆星相互掩食的時間。Credit: NASA's Goddard Space Flight Center/Chris Smith (USRA)

在這張藝術家描繪的雙星系統中行星概念圖中,一顆氣態巨行星位於前景右側,並被兩顆恆星照亮。美國航太總署的凌日系外行星巡天衛星(TESS)透過觀測行星凌日時恆星亮度的降低,發現了兩個雙星系統中的行星。天文學家現在展示了一種新的行星探測方法,即透過觀測恆星相互掩食的時間。Credit: NASA's Goddard Space Flight Center/Chris Smith (USRA)

TESS是透過偵測行星通過母恆星與望遠鏡之間,導致母恆星亮度出現輕微且規律性的下降,來辨識可能存在的系外行星,也就是所謂的「凌日法」。此外,TESS同時也收集到了大量食雙星──兩顆恆星互相遮掩導致亮度變化的雙星系統──的亮度變化資料。透過密集且精確測量多次凌日發生的時間,目前科學家已從TESS的資料中辨識出2個位於雙星系統的系外行星。

然而,科學家從以前的克卜勒到現在TESS所辨識出雙星中的行星,其軌道仍集中在雙星的軌道平面附近。但另一些理論模型則認為在雙星系統中行星形成過程較為混亂,年輕的行星可能會被推向更寬、傾斜度更大的軌道,從而大大降低凌日現象的發生機率。也就是說,單單依靠凌日法,可能會因此漏掉大量的雙星系統中的行星。為此,由澳洲新南威爾斯大學博士候選人瑪戈.桑頓(Margo Thornton)所領導的研究,提出了一種新方法來偵測這些漏網之魚:拱線進動。

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拱線指的是天體橢圓軌道的近星點和遠星點之間的連線,這條連線會受到潮汐、自轉交互作用、廣義相對論效應等等因素而沿著軌道平面旋轉,產生拱線進動(apsidal precession)。藉由TESS長期且豐富的觀測數據,研究團隊可以從食雙星系統理論上考量拱線進動影響而產生的變光週期,從中分析食雙星系統實際變光週期是否存在廣義相對論等因素以外的未知干擾因子,也就是可能存在的系外行星。新方法並不需要行星通過恆星盤面才能偵測,因此可以適用在各種軌道面角度的系外行星。

研究在分析了1590個擁有至少兩年TESS數據的雙星系統後,發現27個可能存在行星的雙星系統。這些新候選行星的存在及質量尚不確定,但研究團隊估計,最小的行星質量可能只有地球的12倍,而最大的行星質量約為地球的3200倍,大約是木星質量的10倍。要確認這些行星的存在,未來還需要進行地面觀測,精確測量其母恆星的速度,從中找出任何行星對其產生的微弱引力作用。透過TESS龐大的資料庫應用,或許未來人們有機會找出更多的系外行星。

圖中說明如何透過觀測恆星食來擴展 TESS 的功能,從而發現它原本無法探測到的新候選行星。Credit: NASA’s Goddard Space Flight Center/Francis Reddy

圖中說明如何透過觀測恆星食來擴展 TESS 的功能,從而發現它原本無法探測到的新候選行星。Credit: NASA’s Goddard Space Flight Center/Francis Reddy

本文轉載自臺北市立天文科學教育館網站。

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