2017年11月1日,日本群马县的天文爱好者小嶋正在金牛座方向发现了未知的增亮现象(Kojima-1)。之后,东京大学的特任助教福井晓彦、日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)宇宙科学研究所的研究员铃木大介和东京大学/NASA的学术振兴会特别研究员越本直季等人组成的研究团队,利用日本国内外的望远镜独立追踪观测到了这一极其罕见的现象,证实产生引力透镜效应的恒星(Kojima-1L)周围的确存在行星Kojima-1Lb。(图1)
图1:引力微透镜现象“Kojima-1”的想像图。大图左侧表示光源恒星(3个明亮天体中最左侧的)的光在行星系Kojima-1L(中间的明亮天体)的引力透镜效应下弯曲后到达太阳系(最右侧的明亮天体)的示意图。以前利用引力透镜法发现的行星系(放大图中的红点)均位于星系中心方向,与Kojima-1L相比距离非常遥远。插图是行星系Kojima-1L放大后的想像图。(照片:东京大学)
观察发现,主星的质量约为太阳的0.6倍,行星的质量约为地球的20倍,行星的轨道半径约为1天文单位。该轨道区域相当于行星形成时的“雪线”(水凝结的边界)位置,存在大量固体物质,因此科学家认为是行星形成最活跃的时期。
根据爱因斯坦的广义相对论,在引力引起的光弯曲效应(引力透镜效应)下,当两颗恒星在视线方向内基本排列为一条直线时,远处恒星(光源星)的光会在近处恒星(透镜星)的引力作用下聚光,出现暂时变亮的现象(引力微透镜现象)。此时,透镜星的周围如果存在行星,光源星的增亮就会出现独具特点的模式,通过捕捉这种模式,可以在透镜星的周围发现太阳系外行星(系外行星,图2)。迄今为止已经利用这种方法发现了约100个系外行星。
图2:引力透镜法的原理。从地球上看两颗恒星基本排列在一条直线上时,在近处恒星(透镜星)的引力透镜效应下,远处恒星(光源星)的光会聚光(左图)。此时,伴随着光源星与透镜星的相对运动,当二者在天球上的距离最接近时,光源星会显示出左右对称的光度变化(左图下)。另一方面,如果透镜星(主星)的周围存在行星(右图),在行星的引力效应下,根据主星与行星的质量比和在宇宙的位置关系,光源星的光度变化会出现时间尺度较短的特征(右图下)。(图片:东京大学)
论文信息
题目:Kojima-1Lb Is a Mildly Cold Neptune around the Brightest Microlensing Host Star
期刊名称:《Astronomical Journal》
DOI:10.3847/1538-3881/ab487f
文:JST客观日本编辑部翻译整理