天文學(xué)家利用狹義相對論原理發(fā)現(xiàn)一顆系外行星

baileej 2013-05-31

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“愛因斯坦行星”，正式名稱為“Kepler-76b”。這是一顆“熱木星”，軌道公轉(zhuǎn)周期為1.5天。其直徑約比木星大25%，質(zhì)量大約是后者的兩倍。這里所展示的是這顆系外行星圍繞一顆恒星運行的示意圖，可以看到這顆恒星由于行星的引力作用稍稍變形，成為橢球形(這里的變形程度有所夸張)。這顆行星主要采用了所謂“BEER算法”發(fā)現(xiàn)，即通過觀察行星圍繞恒星運行時產(chǎn)生的“聚束效應(yīng)(BE)，橢球形拉伸(E)以及行星反光(R)效應(yīng)”來發(fā)現(xiàn)行星存在的方法

綜合美國太空網(wǎng)和哈佛大學(xué)-史密松天體物理中心有關(guān)報道，愛因斯坦的狹義相對論被證明擁有更大的用武之地，比如幫助我們搜尋圍繞其它恒星運轉(zhuǎn)的系外行星。近期天文學(xué)家們便利用狹義相對論原理發(fā)現(xiàn)了這樣一顆系外行星，也正因為如此，這顆行星被做出這項發(fā)現(xiàn)的科學(xué)家們昵稱為“愛因斯坦行星”。到目前為止全世界的科學(xué)家們已經(jīng)確認了超過800顆系外行星的存在，但這次是首次利用狹義相對論方法做出此類發(fā)現(xiàn)。所謂系外行星就是指圍繞其它恒星運行的行星體。

這顆系外行星正式編號為Kepler-76b，它的個頭比木星大約還要大25%左右，質(zhì)量則大約是后者的兩倍，因此它被歸入所謂“熱木星”的行列之中。它圍繞運行的恒星距離地球約2000光年，?揮諤于熳較頡？

研究人員通過觀察由阿爾伯特·愛因斯坦狹義相對論預(yù)言的現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)了這顆行星的存在。這就是所謂“聚束效應(yīng)”，這是當(dāng)圍繞恒星運行的行星在其公轉(zhuǎn)過程中將恒星稍稍拉向地球方向時出現(xiàn)的恒星亮度輕微增強，以及當(dāng)行星將恒星稍稍拉遠時恒星亮度的輕微變?nèi)?。這種亮度的增強是由于相對論效應(yīng)導(dǎo)致的，后者會導(dǎo)致光子在恒星運動方向上發(fā)生堆積。研究組成員，以色列特拉維夫大學(xué)的特維·馬什(Tsevi Mazeh)表示：“這是愛因斯坦的這一理論首次被用于發(fā)現(xiàn)一顆系外行星。”

另外，由于這顆行星的引力作用，這顆恒星會被稍稍拉長，形成橢球形，這樣當(dāng)其以寬面正對地球時，我們觀察其亮度也會稍稍更亮一些。另外這顆行星本身也會反射少量的亮光，這也會造成恒星總亮度的變化，從而幫助達成此項發(fā)現(xiàn)。

研究組成員，美國哈佛-史密松天體物理學(xué)中心的大衛(wèi)·拉塞姆(David Latham)表示：“我們所尋找的是非常微弱的效應(yīng)。我們需要對星光進行非常精密的測量，精度必須達到百萬分之一量級?！?BR>
研究組所使用的恒星亮度數(shù)據(jù)來自美國宇航局開普勒空間望遠鏡，該設(shè)備可以提供精度空前的恒星亮度測量數(shù)據(jù)。盡管開普勒望遠鏡的設(shè)計初衷便是用于搜尋系外行星，但是其主要采用的方法是凌星法，也就是探測恒星由于行星從其面前經(jīng)過時阻擋星光而導(dǎo)致的亮度降低現(xiàn)象。

以色列特拉維夫大學(xué)科學(xué)家，此項研究負責(zé)人西姆空·法格勒(Simchon Faigler)表示：“我們的研究工作之所以能夠進行，得益于美國宇航局的開普勒望遠鏡獲得的高精度數(shù)據(jù)?！?BR>
另一項最常用的系外行星搜尋方式是所謂“晃動法”，也就是搜尋由于行星引力造成恒星出現(xiàn)的輕微晃動。

研究組表示，此次所采用的愛因斯坦狹義相對論方法最適合用來搜尋那些質(zhì)量較大的行星，目前還無法用于探測那些地球大小的行星體。但是這種方法的確擁有一些有價值的地方，比如它并不要求獲得恒星的精密徑向速度數(shù)據(jù)，也并不要求行星和恒星嚴(yán)格處于地球的觀測視線方向上，而這兩項正是目前絕大部分常用觀測法的局限。

同樣來自哈佛-史密松天體物理中心的艾維·勞埃伯(Avi Loeb)表示：“每一種搜尋系外行星的方法都有其優(yōu)勢和劣勢，而每一種新方法的加入都將讓我們在這一領(lǐng)域更加有力?！?BR>
有關(guān)這項技術(shù)和發(fā)現(xiàn)的論文即將刊載于近期出版的雜誌《天體物理學(xué)報》上。