2019-05-15 22:21:02
Maunakea天文台为遮蔽的婴儿太阳系提供了新的视角

利用两架夏威夷望远镜的综合能力的天文学家已经拍摄了一个突破性的,遥远的行星系统的新图像,这可能类似于我们太阳系的婴儿版本。

利用斯巴鲁望远镜和W. M. Keck天文台,该团队获得并分析了一颗名为LkCa 15的婴儿类太阳恒星的数据。先前使用先进干涉测量方法的研究推断出三颗婴儿行星正在围绕这颗恒星运行。然而,对于这种方法,确切地确定来自行星的光与光盘之类的其他光源相比可能特别困难。新斯巴鲁和凯克天文台的数据似乎解决了这个谜团;被认为来自三个候选行星的大部分光线似乎都来自于气体和尘埃盘。

“LkCa 15是一个高度复杂的系统,”该研究的主要作者,美国宇航局 - 艾姆斯研究中心和斯巴鲁望远镜的天体物理学家Thayne Currie说。 “在分析我们的Keck和Subaru数据并给出相同的先前孔径掩蔽数据之前,我们还得出结论,LkCa 15有三个检测到的超级行星。”

该团队的成果将很快发表在The Astrophysical Journal Letters上。

LkCa 15被一个由气体和尘埃组成的巨大的原行星盘所包围,这些盘是行星的基石。对这个磁盘的早期分析表明,它有一个大的空洞,这个空洞已经耗尽了灰尘 - 这是一个迹象表明大部分磁盘材料已经被整合到大规模的,正在发育的行星胚胎或“原生质球”中。虽然该研究排除了非常明亮的超级行星,但Currie说LkCa 15系统可能存在较暗的,质量较小的行星:也许像木星和土星那样。

“这个婴儿太阳系中的行星实际上可能比我们以前想象的更像我们自己的太阳系。它们肯定存在于某个地方,可能嵌入在磁盘中。我们会不断尝试找到它们,”Currie说。

方法

研究结果是使用从Maunakea的补充仪器获得的LkCa 15系统的高分辨率图像。在斯巴鲁,研究人员使用了一种新的尖端行星成像仪器 - 斯巴鲁Coronagraphic极端自适应光学(SCExAO)系统与CHARIS积分场光谱仪相结合,以获得近红外波长的极其清晰的图像。该团队还使用了Keck Observatory强大的自适应光学系统和近红外相机(NIRC2),在较长的热红外波长下获得新的清晰图像,年轻的行星发出的光线更多。

该团队还通过访问Keck天文台档案馆(KOA)获得了该系统的“前后”视图,以便在最近的SCExAO / CHARIS和NIRC2图像之前八年内找到2009年LkCa 15的NIRC2数据。 KOA是天文台获得的所有高价值数据的公共存储库,由凯克天文台与加州理工学院的NASA Exoplanet科学研究所(NExScI)合作运营。

综合数据显示,LkCa 15周围的大部分光源来自延伸的弧形结构--LkCa 15磁盘另一个组件的可见边缘。此弧具有之前归因于LkCa 15周围的行星的相同亮度。

LkCa 15近十年前的KOA数据在理解这个行星系统方面发挥着独特的作用。与新的凯克天文台和斯巴鲁望远镜数据相比,KOA数据还显示,LkCa 15的弧形结构发出的光在八年内是静态的。

“这与固定的,类似磁盘的结构是一致的。如果没有KOA,我们就无法知道这个关键事实,”Currie说。

“很高兴看到凯克和斯巴鲁的这些新数据加上来自KOA的数据,”凯克天文台的首席科学家John O'Meara说。 “这一结果显示了KOA的重要性,并且很好地展示了如何利用'旧'数据进行新发现。”

下一步

该团队将继续在LkCa 15中寻找原行星,因为它被广泛认为是研究行星形成的极好实验室。虽然找到这些模糊不清的行星并将它们的光线从LkCa 15的磁盘中分离出来将具有挑战性,但还有一条明确的前进道路。

最近,Keck天文台作为Keck Planet Imager and Characterizer(KPIC)项目的一部分,大大提高了NIRC2的行星成像能力。该系统配备了一个新的相机,以更好地锐化红色,微弱,遥远的恒星,如LkCa 15和coronagraphs的图像,以更好地阻止星光的眩光,阻止我们轻易看到行星。

同样,SCExAO也正在进一步升级,增加相机以更好地识别靠近恒星的较暗行星。这些增强功能可以让KPIC和SCExAO在LkCa 15磁盘背景下的土星轨道上看到类似木星的微弱行星。

未来,SCExAO和KPIC即将推出的Maunakea即行星系统成像仪上的三十米望远镜的继任者可以对火星到木星轨道上LkCa 15周围的质量更低,质量更低的行星进行成像和表征。

最先进的行星成像仪器如SCExAO和KPIC“打开了大门,更好地了解行星系统的起源和演变,以及我们自己的太阳系历史是否普遍或罕见,”Motohide Tamura,日本国立自然科学研究院天体生物学中心和本研究的合着者。

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