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:捕捉看不见的引力之手发现格利泽876c的关键,是陈默团队用了半年的“守株待兔”
。
2023年初,他们启动了“红矮星行星普查”
项目,专门盯着像格利泽876这样暗淡的恒星。
每天凌晨,当沙漠的寒气浸透观测室,光谱仪就开始工作:将恒星的光分解成数千条彩色线条,任何微小的偏移都可能暗示行星的存在。
“径向速度法的原理很简单,就像两个人手拉手转圈。”
陈默给小林画图解释,“你重我轻,转起来时你会离我忽远忽近,我也会有同样的摆动。
恒星和行星也是,行星的引力会让恒星‘摇摆’,我们通过测量这种摇摆的速度和周期,就能算出行星的质量。”
但实际操作比画图复杂百倍。
格利泽876的“摇摆”
幅度极小,每次靠近或远离地球时,速度变化只有每秒几米——相当于人类步行的速度。
为了捕捉这个信号,团队不得不连续观测30个夜晚,排除太阳风、地球大气扰动、仪器噪声的干扰。
“最难的是确认周期。”
陈默回忆起那段日子,实验室的咖啡机就没停过,“前20天的数据看起来很完美,第25天突然出现一个‘毛刺’,差点以为是新行星。
后来发现是附近一颗小行星的引力干扰,虚惊一场。”
直到第32次观测,当光谱曲线的抖动再次精准地落在30天周期点上,整个团队都松了口气。
陈默盯着屏幕上重叠的五条曲线——每条代表一次独立观测,却严丝合缝地拼出一个正弦波——突然觉得喉咙发干。
他知道,他们找到了什么。
三、气态巨行星的“膨胀之谜”
:比木星还大的“热气球”
计算出行星质量的那一刻,陈默和小林对视一眼,都从对方眼里看到了惊讶。
,!
根据开普勒第三定律和光谱偏移量,格利泽876c的质量至少是地球的180倍,接近木星的一半(木星质量约为地球的318倍)。
“这太大了,”
小林脱口而出,“红矮星这么小,怎么‘拉’得住这么大的行星?”
陈默调出模拟图:格利泽876c的轨道半径约013天文单位(地球到太阳的距离),比水星到太阳还近。
在这样的距离下,恒星的辐射是太阳系内的数倍,行星大气被加热到数百摄氏度,氢氦气体像被吹胀的气球般扩张。
“它像个‘热木星’,”
陈默解释,“虽然质量不如木星,但体积可能更大,因为大气被‘烤’得鼓起来了。”
这个发现让团队兴奋又困惑。
此前发现的“热木星”
大多围绕类太阳恒星运行,而格利泽876c是第一颗绕红矮星的气态巨行星。
红矮星的低质量和长寿命,似乎为这类行星的形成提供了特殊环境——也许在红矮星的“原行星盘”
里,气体更容易聚集形成巨行星?“想象一下,”
陈默在科普讲座上用手比划,“红矮星像个小火炉,原行星盘里的气体还没来得及散掉,就被快速吸积成巨行星。
而格利泽876c的轨道这么近,可能是在形成后被‘踢’进来的,或者一开始就在那里‘长大’。”
更让陈默着迷的是格利泽876c的“大气指纹”
。
通过分析光谱中的吸收线,他们发现这颗行星的大气中含有水蒸气和甲烷的痕迹——虽然距离宜居带(液态水可能存在的区域)还很远,但这暗示着红矮星系统中的行星,可能拥有比预期更复杂的化学环境。
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