寂寞行星離家1兆公里 繞母恆星一周耗上90萬年

▲ 離家1兆公里的寂寞行星 2MASS J2126。(圖/引用自臺北天文館之網路天文館網站)

生活中心/台北報導

來自英國、美國與澳洲的天文學家Niall Deacon等人組成的研究團隊發現一顆原本被認為失去家園的獨立行星(free-floating planet)2MASS J2126,其實是一顆離家太遠的寂寞行星。這些天文學家估計:2MASS J2126的軌道距離它的母恆星約1兆公里,相當於地球到太陽平均距離的7000倍,它繞母恆星一周得耗上90萬年!這是迄今已知軌道距離最遠的系外行星。

過去5年間,天文學家發現許多獨立行星,基本上都是類似木星的氣體巨行星,因為質量不足,無法點燃核心的核融合反應以產生光與熱,所以只能默默的在寂冷的太空中黯淡逝去。測量這些獨立行星的溫度很容易,但其溫度與行星的質量和年齡都有關連。這意味著天文學家需要知道行星到底有多老,才能分辨出這些到底是質量比較大的行星,還是質量更大一些、但又不夠點燃核融合反應的「失敗恆星」,也就是所謂的棕矮星(brown dwarf)。

「失敗恆星」,即所謂的棕矮星

天文學家是利用紅外波段巡天計畫2MASS的資料庫發現2MASS J2126,資料顯示它可能是個年輕天體,因此質量偏低。2014年時,有加拿大學者確認2MASS J2126可能是一個約4500萬歲的星群的成員之一,這個星群被稱為杜鵑座-時鐘座星協(Tucana-Horologium Association),主要成員除了恆星外,還有棕矮星。所以他們認為2MASS J2126很年輕且質量夠低,所以應該是顆獨立行星。在同一天區中,有另一顆恆星TYC 9486-927-1被確認為雖然也很年輕,但不屬於任何星群或星協。然而,最新研究卻顯示TYC 9486-927-1與2MASS J2126在某方面是有關連的。

Deacon近年專門搜尋有遙遠伴星的年輕恆星系統。在這份搜尋工作中,Deacon和他的伙伴透過已知的年輕恆星、棕矮星和獨立恆星星表,尋找星表中的天體影無關連性。結果發現TYC 9486-927-1和2MASS J2126距離太陽均為約104光年,而且在太空中移動方向與速度幾乎一致,如下圖,箭頭顯示的是它們1000年間的運動方向,顯示它們倆之間應該有某種關係。在發現它們8年之後,才發現它們有關連,顯見它們彼此間距離有多遠。

當他們詳細分析這兩顆天體時,卻無法將TYC 9486-927-1和2MASS J2126歸屬於任何已知的年輕星群。這讓他們很失望,因為若他們是某個年輕星群或星協的成員的話,那麼可藉此估計它們的年齡。但現在這條路不通了,只好另闢他徑。

鋰元素含量愈多,代表這顆恆星愈年輕

他們選擇的方式是測量這兩顆天體的光譜中鋰元素譜線的強度。鋰元素是宇宙大霹靂後的初始元素之一,很容易在恆星生命的早期就被破壞掉了,所以若測得的鋰元素含量愈多,代表這顆恆星愈年輕。TYC 9486-927-1的鋰譜線強度,比年約4500萬歲的杜鵑座-時鐘座星協的恆星還強,但TYC 9486-927-1鋰譜線強度又比另一個年約1000萬歲的星群成員星還弱,意味著它的年紀介在這兩者之間。

基於這個年齡大小,Deacon等人估計2MASS J2126的質量約在11.6~15倍木星質量之間。這個質量大小不巧正好介在行星和棕矮星之間,意味著2MASS J2126的質量、年齡、表面溫度等,都與第一批直接拍到影像的系外行星之一的繪架座βb(beta Pictoris b)這顆行星相近。

與繪架座βb相較之下,2MASS J2126和其母恆星TYC 9486-927-1的距離是繪架座βb的700多倍,但軌道這麼寬的行星系統是如何形成卻存留下來而沒解散,迄今仍無合理的解釋。

有趣的是,以它繞母恆星一周需時90萬年來看,從它誕生至今,繞著母恆星轉還不到50圈,以這種狀況來看,在這顆行星上有生命存在的可能性極低,如果這顆行星上有任何生物存在的話,那它們抬頭仰望所見的「太陽」,大概只相當於一般夜空所見的亮星,所以真的很難想像這兩個天體會有關連性。(文/引用自臺北天文館之網路天文館網站)

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