行星猎人的主力军
盖亚(Gaia)是欧洲太空总署所属太空望远镜,主要任务是建立高解析银河系三维星图,并观测恒星运动方向,进而了解银河系的形成与演化。近期有研究团队利用盖亚(Gaia)观测资料,发现系外行星的迹象,此项发现是原任务所始料未及,着实在寻找系外行星的行列中注入一剂强心针。
盖亚任务之初,预期建置一个包含10亿个天体之资料库,内容从类星体至小行星等天体,目前为止,观测总星体约有18亿颗,远远超出预期。盖亚太空望远镜仪器包含天文测量仪(ASTRO)、BP/RP光度仪及径向速度光谱仪(RVS)。天文测量仪(ASTRO),可量测视星等5.7至20等之间恒星的角位置;BP/RP光度仪,量测视星等5.7至20等恒星320-1000nm波段的光谱;径向速度RVS光谱仪,观测视线上波段847-874nm最暗17等天体,取其高解析度光谱以测定天体径向速度。
盖亚太空望远镜结合这三种仪器之观测资料,得知数亿个天体的距离及其移动速度,其中包含球状星团合并及观察到有史以来最暗星系。
参与资料分析的研究团队,借助盖亚太空望远镜精密仪器,利用迳向速度法原理,观测到恒星轨道受行星重力影响产生的微小变化,并利用TESS的系外行星观测结果来建置一套演算法,以寻求一个快速寻找系外行星的模式,并从隐含在观测中的资料,发现了数千颗可能是系外行星的资料。
盖亚太空望远镜目前已经发现两颗系外行星及41颗系外行星候选者,已确定的两颗行星,称为Gaia-1和Gaia-2,其皆属热木星,它们的轨道周期非常快速,且与其所属恒星处于潮汐锁定状态。
破解银河系发展之谜
德国马克斯普朗克天文研究所团队利用ESA盖亚太空望远镜(Gaia)及中国郭守敬望远镜(LAMOST)的数据,确认银河系发展时序,并发现银河系的“厚银盘”早在130亿年前就开始形成了,比先前想法早约20亿年。相关论文发表在《自然》期刊。
银河系主要部分可分银晕和银盘,银晕在外围由古老的恒星所组成。银盘则分为薄银盘和厚银盘,薄银盘包含大部分盘面上的恒星;厚银盘则比薄银盘厚两倍多,但半径较小。
为了了解银河系发展的时序,天文学家必须确认恒星的年龄。但恒星年龄无法直接测量,必须以恒星的特征与恒星演化的模型相比较,来推断其年龄。由于宇宙诞生时,几乎只有氢和氦,其他元素是恒星内部制造,并在生命结束时炸回太空,因此,较老的恒星其金属(重元素)丰度较低。研究团队使用盖亚EDR3 数据得到恒星的亮度和位置,另外使用LAMOST提供光谱而得到金属丰度,如此获得25万颗恒星的年龄,这些恒星大多属于次巨星(subgiant star)。次巨星是恒星生命中相对短暂的演化阶段,属于较容易被确认年龄的恒星。
通过鉴别不同区域的次巨星,研究人员惊讶地发现银河系形成分两阶段。早期阶段形成了银河系的厚银盘和银晕,晚期阶段则形成了银河系的薄银盘。第一阶段在宇宙年龄仅8亿年时开始,厚银盘先开始形成恒星,内侧银晕的恒星也开始聚集在一起。之后在110亿年前,一个名为Gaia-Sausage-Enceladus的矮星系与银河系合并,它触发了更多新生的厚银盘恒星。
研究团队的分析表明,与Gaia-Sausage-Enceladus矮星系合并不但引发的大量恒星形成,还继续形成厚圆盘的恒星,直到80亿年前气体耗尽后,厚银盘才停止形成。此时银河系周围气体聚集到一个更薄的盘面上,薄银盘逐渐向两端延伸,一直持续至今。研究团队认为:天文学很难为我们所在星系提供可靠的日期。这项研究成功地建构出银河系早期的时间表,对于认识和理解银河系演化史非常重要。
拍摄超新星爆发
一些质量较大的恒星会以超新星爆炸作为华丽的退场秀,自人类开始使用望远镜以来就已经见过相当多的超新星,但是近期在遥远的星系NGC5605,我们第一次看见三颗恒星接近同时爆发。
在2021年12月29日至2022年1月13日之间,在短期内发生了三次超新星爆炸,这是人类的历史中从未发生过的纪录,它们被盖亚太空望远镜(Gaia)及小行星陆地撞击持续报警系统(Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System,简称ATLAS)监测到,目前的视星等如下:
SN 2022ec,18.4等
SN 2022bn,20.9等
SN 2022pv,18.8等
由于这三次超新星爆炸所发生的地点NGC5605距离我们1.9亿光年,从上图来看即使是使用口径极大的地面望远镜也不容易见到,并且根据过往的超新星资料,在银河系过去一千年里,仅包含三次超新星爆炸,SN1054、SN1572、SN1604,故NGC5605中的连续爆发的三次超新星虽然亮度不够惊艳,但是以稀有度而言绝对算得上是一场传奇。
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