一组跨国合作的天文学家日前在系外行星的候选者中,居然筛选出一颗「恒星」,且这颗恒星的大小仅比我们太阳系中的木星稍大一些而已,令这些天文学家相当诧异。这颗恒星同时成为目前已知体积与质量都最小的恒星。相关论文将发表在天文与天文物理期刊(Astronomy & Astrophysics,A&A)中。
这些天文学家于2004年3月利用欧南天文台(ESO)位在智利的Paranal Observatory8.2米超大望远镜(VLT),加上FLAMES多通道光谱仪(multi-fibre spectrograph),进行60多颗恒星的径向速度测量,这些恒星都是在OGLE巡天计画中,确认亮度会短暂下降、可能拥有系外行星的候选者。由于凌日法类似食双星,当行星或伴星从恒星前方通过,会造成恒星亮度下降,天文学家从亮度下降的程度、时间间隔与光谱谱线移动的距离等,可以几乎正确地估计出行星或伴星的质量,因此相当受到天文学家的青睐。
结果,这些天文学家发现其中位在船底座、编号为OGLE-TR-122的恒星,其光变曲线显示它拥有一个非常小的伴星,每7.3天便会掩食OGLE-TR-122一次,掩食时间可长达188分钟,使OGLE-TR-122的亮度下降约1.5%左右。经详细测量后,确认这颗伴星的质量仅约木星的96倍(太阳质量的1/11),但直径却只比木星大16%(太阳直径的1/8)。
更让这些天文学家讶异的,是从这颗伴星OGLE-TR-122b相对于木星的质量和体积来看,这颗星相当致密(约太阳核心密度的50倍以上),因此核心确认还有核融合反应,因此它是一颗真正的恒星,而不是棕矮星(失败的恒星)或行星!不过,由于这颗恒星质量实在是太小了,所以它的核心核融合反应所产生的热量也不多,使它比OGLE-TR-122暗得多!
此外,这些天文学家在此同时还发现了7组新的食双星(上述的OGLE-TR-122是其中一对),而且每一对双星中的子星质量都不超过太阳质量的1/3,让这些天文学家感觉像是中了乐透一样乐不可支。
右图是低质量恒星(蓝色标记)与系外行星黑色标记)的半径与质量的性质比较,红点就是OGLE-TR-122b,实线或虚线则是各理论模拟的结果,显示理论和实际观测结果相当符合。再者,从图中可以发现,某些系外行星--尤其是那些非常靠近母星、且体积相当巨大的「热木星(hot Jupiter)」,其体积比OGLE-TR-122b还大!这些天文学家开玩笑地说:OGLE-TR-122b就像藏身在敌营中间谍一样
这是天文学家首度直接侦测并证明质量小于1/10太阳质量的恒星,其体积也可以与巨行星相差不多,而且这种小恒星的数量还不少。这个事实,让天文学家体认到目前正在进行的「凌日法」系外行星搜寻工作,绝对必须将找到的是小恒星的可能性考虑进去。
低质量恒星之所以有趣,是因为它们内部的物理性质与如木星般的巨行星可能很类似。一般像太阳一样的正常恒星,其物质如同理想气体(perfect gas),可以用一般的物理来描述它们的行为;但在低质量恒星中,因物质几近于简并(degenerate)状态,因此量子效应(quantum effects)相当重要,质量与直径也不是成绝对的正比关系。如果能决定出最小恒星的体积或质量下限,便可提供天文学家研究在极端状态下的物质会有什么行为时,一个间接但关键性的资讯。至今为止,少有低质量恒星的研究结果。恒星质量小于1/3太阳质量的低质量恒星中,真正确定直径的只有4颗;且所有已知低质量恒星的质量,都没有低于太阳质量的1/8者。
出处来源:
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