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时间:2018-07-08
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1、寻找逆行行星 约翰·约翰逊至今还记得自己发现第一头“蓝狮子”的那个夜晚,当时他正透过夏威夷岛的死火山莫纳克亚山巅的“昴星”望远镜观测天空。当晚早些时候,在他驱车经过碎石路到达山巅前,他的合作伙伴焦希·维恩从马萨诸塞州打来电话,开玩笑地说:“发现逆行行星,就在今晚。” 所谓逆行行星,是指在与母恒星自转方向相反的轨道上围绕母恒星公转的行星。太阳系里没有这样的行星,但包括约翰逊在内的少数几位天文学家,十分期待能在另一颗恒星周围发现逆行行星。身为美国加州理工学院科学家的约翰逊说:“(寻找逆行行星)就好比踏上撞见一头蓝狮子的狩猎远征。” 蓝色的狮子当然很另类,恐怕永远都找不到,但自从19
2、95年发现第一颗太阳系以外的行星以来,大自然看来一直在向我们提供“绿斑马”、“橙犀牛”和“紫野牛”之类令人匪夷所思的东西。首先是“热木星”——在比木星与太阳之间的距离近得多的轨道上环绕母恒星运行的行星。然后是肿胀的行星,其个头相对于其质量而言实在是过于庞大。质量比地球大、却又比海王星小的行星,在太阳系中是不存在的,而在太阳系以外并不鲜见。还有一些太阳系外的行星的公转轨道高度偏离正圆,在这一点上它们很像是太阳系里的彗星。约翰逊说:“当我们发现其他的恒星-行星系统时,没有人料到它们与我们的太阳系截然不同。” 直到最近,与母恒星反着转的行星才被发现。少量小行星、海王星的卫星特里同(海卫一)及
3、某些类型的星系也不按规则出牌(请参见相关链接《逆行卫星》和《逆行星系》)。事实上,怪异的世界是如此之多,科学家现在开始意识到,行星和其他天体的生命可能比他们曾经认为的要复杂得多,我们所知的太阳系行星可能不过是“冰山一角”。逆行行星启发我们:还有很大一座“冰山”等待我们去发掘。我们也许最终会发现:像地球这样能在可居住地带内(与恒星的距离不远也不近汗蒸房http://www.rocksauna.com,因而允许液态水的存在)稳定存在的岩石行星,实际上只是宇宙中的一个特例罢了。 有关逆行行星的故事要从2005年讲起。当时约翰逊和维恩为太阳系外的行星系统所惊,于是把注意力集中于这些系统的一
4、个尚未被测量过的基本特征,而这个特征或许会带来新的发现。这个特征就是——行星轨道面与母恒星赤道之间的夹角。 在太阳系中,这个夹角平均只有7°。也就是说,太阳系中所有行星都在太阳自转的方向上围绕太阳运转,行星的轨道面几乎与太阳的赤道重合。这被认为是太阳系的形成过程(从一团旋转的气体和尘埃云中形成)的一个直接后果。这团云在自身引力下坍缩,变成一个扁平的自旋盘。约翰逊说:“正因为太阳和太阳系行星聚合自以相同方向旋转的盘材料,所以太阳系行星最终的轨道面与太阳赤道同平面,公转方向与太阳自转方向一致。”但这就是故事的全部吗?约翰逊说:“考虑到太阳系外的行星一直在捉弄我们,我们也对自己可能发现有趣的
5、东西而满怀信心。” 在检查了9颗太阳系外的行星的轨道后,约翰逊和维恩发现其中8颗的轨道面与各自的母恒星的赤道完美重叠,只有一颗的轨道面与母恒星的赤道有小小偏离。而此时,分配给他们利用莫纳克亚山上的“凯克”望远镜观测逆行行星的时间已不多。于是,他们又成功申请到相邻的“昴星”望远镜连续两晚的观测时间。然而,他们并非是寻找逆行行星的独行侠,因为来自英国大学联合团队——“广角寻行星”(简称WASP)的一组科学家也在致力于找寻逆行行星。他们已发现了一颗近似逆行的行星,并把它命名为WASP-14,它的轨道偏离母恒星的赤道多达70°。虽然WASP-14还算不上真正的逆行行星,但对约翰逊和维恩来说,它
6、的发现暗示着还有更不同寻常的行星等待发现。 在运用“昴星”望远镜的第一夜观测中,约翰逊通过探察来自恒星的光线的微妙变动,测量WASP-14的自旋定向。随着恒星自转,它的一面后退,来自这面的光线红移到较长的波长。与此相反,来自逐渐靠近的那一面的恒星光线蓝移。当行星从正前方经过母恒星时会阻挡一部分的恒星星光,科学家通过比较红移和蓝移光线变暗的时间,就能知道行星是顺着母恒星自转方向转还是反着转。运用这种技术,约翰逊把英国同行的70°估计值修正为30°,这算得上一个大偏差。 第二晚,约翰逊观测了一颗被称为HAT-P-7的行星。这是一颗木星质量的行星,在大约300光年外的一条圆形轨道上环绕母恒
7、星。几小时后,他开始检查测量数据,結果令他目瞪口呆:行星轨道面与母恒星赤道之间的偏离幅度极大,HAT-P-7无疑是一颗逆行行星。他终于找到了一头“蓝狮子”! 这个发现是多么的“离经叛道”,约翰逊迟迟未公布它,而是一遍又一遍地复核自己的测量数据。经过三周的埋头苦干,他终于排除了对这个发现的所有其他解释。 他和维恩很快写了一篇论文并提交给著名的《科学》杂志,但得到的答复竟然是:英国WASP已抢先宣布发现了一颗逆行行星并把它命名为WA
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