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这台仪器安装在193米反射望远镜上,能将恒星光线分解成精细的光谱线(类似棱镜分光),并测量每条谱线的波长变化——精度高达1米秒。
接下来的8个月里,两人每晚都守在望远镜旁。
奎洛兹后来回忆:“我们会先校准光谱仪,然后用导星相机锁定飞马座51的位置,接着连续曝光40分钟收集光谱数据。
之后,我们要把数据导入电脑,用自编的程序分析谱线的位移。”
起初,结果令人沮丧:光谱线的波动杂乱无章,既有恒星自身的活动(比如太阳黑子引起的亮度变化),也有地球大气层的扰动。
但奎洛兹没有放弃——他开始逐点排查噪声源:先扣除恒星活动的影响(通过分析钙h、k线的强度变化,这是恒星磁活动的标志),再用多项式拟合消除地球大气层的折射效应。
当他完成这些处理后,一条清晰的周期性曲线跃然纸上:飞马座51的径向速度以423天的周期,在+50米秒到-50米秒之间波动。
三、“这不可能是错的!”
:飞马座51b的诞生,!
1995年10月6日,马约尔和奎洛兹在《自然》杂志发表了题为《一颗围绕类太阳恒星运行的巨行星》(ajupiter-asspaniontoar-typestar)的论文。
论文中,他们宣布:飞马座51周围存在一颗质量至少为047倍木星质量(约150倍地球质量)的行星,轨道半长轴仅005天文单位(约750万公里),公转速度高达137公里秒(是水星公转速度的25倍)。
这颗行星后来被命名为飞马座51b(51pegasib)——按照系外行星命名规则,主恒星名称后加小写字母b(代表第一颗被发现的行星)。
(1)科学界的“地震”
论文发表后,整个天文学界陷入沸腾。
多数科学家的第一反应是“怀疑”
:类太阳恒星的行星怎么可能离得这么近?会不会是数据错误?为了验证结果,美国加州理工学院的杰夫·马西(offarcy)和保罗·巴特勒(paulbutler)立刻行动——他们一直在用凯克望远镜的hires光谱仪寻找系外行星。
仅仅两周后,马西团队就独立检测到了飞马座51的径向速度波动,与马约尔和奎洛兹的结果完全一致。
“我们当时在办公室里跳了起来,”
巴特勒后来回忆,“这是系外行星研究的‘登月时刻’。”
1996年,哈勃空间望远镜的观测进一步坐实了飞马座51b的存在。
通过“恒星盘成像”
技术,天文学家发现飞马座51的亮度分布存在微小的“畸变”
——这是行星引力导致的恒星形状变化(潮汐畸变)。
更重要的是,哈勃的光谱仪检测到飞马座51b的大气层存在水蒸气吸收线,证明它是一颗气态巨行星。
(2)热木星:颠覆认知的“逆子”
飞马座51b的属性,彻底打破了人类对行星系统的固有认知。
它属于热木星(hotjupiter)——一类质量与木星相当(03-10倍木星质量)、轨道半长轴小于05天文单位的巨行星。
这类行星的表面温度极高(飞马座51b的温度约1000c),大气层处于高度电离状态,甚至会向外释放高速粒子流。
为什么热木星会存在?按照此前的“核心吸积模型”
(rearetionodel),行星形成始于原行星盘中的尘埃碰撞:尘埃聚集成千米级的“星子”
,再通过引力吸积周围物质,最终形成行星。
在这个模型中,巨行星需要在“雪线”
(恒星周围水冰凝结的区域,约2-5天文单位)外形成——因为只有那里有足够的水冰,才能快速形成巨大的冰核,进而吸积气体成为巨行星。
然而,飞马座51b的轨道距离恒星仅005天文单位,远在雪线以内,根本不可能形成巨行星。
唯一的解释是行星迁移(igration):行星在形成后,通过与原行星盘的相互作用,逐渐向恒星靠近。
原行星盘是由气体和尘埃组成的盘状结构,包裹着新生恒星。
当行星在其中运行时,会与盘内的气体产生摩擦,损失角动量,从而螺旋式向内迁移。
飞马座51b可能就是在雪线外形成后,通过这种机制迁移到了当前轨道。
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