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天文學家首度測得系外行星的一日長度
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作者 主題: 天文學家首度測得系外行星的一日長度  (閱讀 1535 次)
peter
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文章: 48022



« 於: 2014-05-08 16:56:36 »

 天文學家首度測得系外行星的一日長度
http://tamweb.tam.gov.tw/v3/tw/content.asp?mtype=c2&idx=1242

天文學家利用歐南天文台(ESO)超大望遠鏡(Very Large Telescope,VLT),首度取得一顆系外行星的自轉速率。這顆名為繪架座βb(Beta Pictoris b)的系外行星,自轉一周僅需8小時左右,換言之,它的一日長度僅有地球的1/3而已,即使是太陽系中自轉速率最快的木星(約9.9小時)都比不上它。這個最新的探測結果,將太陽系已知的質量和自轉速率關聯性向外延伸到系外行星上,如此一來,未來天文學家們便可利用利用類似的技術,藉由歐洲極大望遠鏡(European Extremely Large Telescope,E-ELT)來仔細探索系外行星。

  繪架β又有編號為HD 39060、SAO 234134或HIP 27321,距離地球約63光年,亮度3.9等,以肉眼便可看見這顆恆星,是南天的繪架座中第二亮的恆星。這顆恆星最負盛名之處,其中一點就是在鄰近恆星不遠處一直延伸到離恆星約1000AU遠的範圍內,有塵埃碎屑盤環繞。(註:AU為天文單位,1AU為地球到太陽的平均距離,約相當於1億5000萬公里)

  繪架βb發現於近6年前,而且在2008年成為第一顆被直接拍到影像的系外行星;它距離其母恆星僅有8AU,使得它也成為迄今為止所有直接拍到影像的系外行星中,最靠近母恆星者。

  荷蘭萊登大學(Leiden University)和荷蘭太空研究所(Netherlands Institute for Space Research,SRON)的天文學家Ignas Snellen等人,利用VLT上設置的CRIRES儀器進行這項測量。它們測得繪架βb的自轉速率之快,使其赤道區以接近時速100,000公里的速度在移動,相較之下,木星赤道移動速度僅約每小時47,000公里,僅有繪架βb的一半不到,更遑論地球赤道移動速度僅每小時1674.4公里。然而,繪架βb的直徑是地球的16倍,質量則約地球的3000倍,這麼大的行星,其自轉一圈所需的時間卻僅需地球的1/3而已,著實相當驚人。目前尚不清楚為何有些行星自轉的很快,有些卻慢得多。但這個第一筆系外行星自轉速率的資料,卻清楚的顯示與太陽系各行星自轉速率和質量的關係趨勢相符,也就是說:質量愈大的行星自轉速率也愈快這個現象,也適用在系外行星上。這個現象必定是某些行星形成方式導致的必定結果,換言之,很可能是行星間的通用法則。

  繪架βb僅約2000萬歲而已,甚至近期研究結果顯示可能更年輕,與地球的45億歲相較之下,真的是顆非常年輕的行星。天文學家認為,這顆行星應該會隨著時間逐漸冷卻而收縮,但如此一來,將使得這顆行星自轉得更快。另一方面,也可能有其他因素會改變這顆行星的自轉速率,例如:地球的自轉因受到地月之間的潮汐作用而逐漸變慢。

  這些天文學家採用一種高色散光譜學(high-dispersion spectroscopy)的技術測得繪架βb的自轉速度。這種方式可將來自行星的光分裂成光譜中不同波長、不同顏色的單一光波,然後仔細偵測譜線的波長變化;當行星自轉時,會有一側遠離地球使譜線偏移至波長較長的紅端,反之另一側接近地球而使譜線偏移至波長較短的藍端,此為都卜勒效應,由波長偏移量的多寡便可估算出行星自轉速度。不過由於偏移量其實很小,因此必須很小心、很仔細的測量,才能獲得希冀的成果。

  由於這樣的測量方式類似所謂的都卜勒成像(Doppler imaging)技術,且由於繪架βb自轉速度夠快,天文學家可以進行繪架βb全球地圖測繪,將這顆行星的雲系型態和可能存在的大型風暴系統通通呈現出來。不僅如此,這項技術也可以繼續推展應用在其他系外行星上,尤其是未來的歐洲極大望遠鏡建置完成之後,高色散光譜學成像的精密度又可再提高,可進行比繪架βb還小的系外行星的全球地圖和特徵等的工作,讓系外行星的又開啟一項新的研究領域
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peter
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« 回覆文章 #1 於: 2014-05-26 15:17:13 »

科学家发现一系外行星每天只有8小时
http://discovery.163.com/14/0523/11/9SU6ABAL000125LI.html
5月出版的英国《自然》杂志发表了一个新研究,天文学家们测量了太阳系外行星——绘架座βb的自转速度。对这颗行星发出光所做的高分辨率观测显示,其比太阳系中任何一颗行星自转速度明显都快,这颗行星上每天的长度大约只有8个小时。这一新的测量结果和我们太阳系中所观测到的一个总体趋势相符——旋转速度会随行星质量增加而增加。

恒星绘架座β被由尘埃和气体组成的星周盘所围绕,这让它辐射出比一般同类恒星为多的红外线。其温度比太阳高,质量比太阳大,但相对于太阳45亿年的历史,这颗“年龄”约为1200万年的恒星还非常的年轻。而绘架座βb是一颗在2008年被发现的气态巨行星,正在绕绘架座β这颗离我们大约63光年的恒星旋转。此次,荷兰莱顿大学伊格耐斯·斯耐伦和他的研究团队,使用欧南天文台于智利建造的甚大望远镜测量了在绘架座βb这颗行星大气层中一氧化碳的吸收谱。他们发现,受到此颗行星自转的影响,一氧化碳的吸收线会变宽,相当于这颗行星拥有每秒25千米的旋转速度。把这颗行星的旋转速度和其1.65倍于木星的半径放在一起,就得出了自转周期为8小时左右。

这一新的近红外光谱的测量结果,继续和一种在我们太阳系中也发现的总体趋势相符,那就是行星质量越大,自转越快。越大转的越快这种关系本身,也会给绘架座βb这颗行星预测出更高的旋转速度——大约每秒50千米,而目前观测到其转速则是每秒25千米。不过论文作者提醒到,这颗行星还很年轻、很温暖。随着时间流逝,它会逐渐的冷却下来并且缩小,在这过程中其旋转速度也会加快。

在2010年,美国国家地理网站公布绘架座βb是当时已知的最年轻系外行星。按照星体模型显示,此类行星要长到“成年”,一般需要1000万年的进化历程,此前最年轻的系外行星纪录“年龄”也要有3500万年。而绘架座βb尽管已完全成形,历史却仅数百万年。(来源:科技日报 记者 张梦然)
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