正在寻找地球 2.0?放大一颗星星

10月27日 08:19 引自:phys.org

斑点星Epsilon Eridani的重建表面,每个面板显示该星旋转了五分之一。图片来源:萨姆·卡博特

在其他太阳系中寻找类地行星的天文学家通过仔细观察恒星表面取得了突破。

由耶鲁天文学家 Rachael Roettenbacher、Sam Cabot 和 Debra Fischer 领导的国际研究团队开发的一项新技术使用来自地面和轨道望远镜的数据组合来区分来自恒星的光信号和来自行星的信号围绕这些恒星运行。

一项详细说明这一发现的研究已被《天文学杂志》接受。

“我们的技术将三种不同类型的同期观测结合在一起,专注于了解恒星及其表面的外观,”耶鲁大学 51 Pegasi b 博士后研究员、该论文的第一作者 Roettenbacher 说。“从其中一个数据集中,我们创建了一张表面地图,使我们能够在搜索来自小行星的信号时揭示径向速度数据中的更多细节。

“这个程序显示了一次获得多种类型观察的价值。”

几十年来,天文学家一直使用一种称为径向速度的方法作为在其他太阳系中寻找系外行星的一种方法。径向速度是指恒星沿着观察者视线的运动。

天文学家寻找可能由绕轨道运行的行星的引力引起的恒星速度的变化。这些数据来自光谱仪——这些仪器可以观察恒星发出的光,并将光拉伸成可以分析的频谱。

然而,当天文学家急于开发探测类地行星的方法时,他们遇到了一个阻碍进展多年的障碍。恒星发出的能量形成了一个沸腾的对流等离子体大锅,使径向速度的测量结果失真,使来自小岩石行星的信号变得模糊。

但是新一代的先进仪器正在解决这个问题。这些仪器包括由 Fischer 在耶鲁大学的团队设计和建造的极精密光谱仪 (EXPRES)、凌日系外行星测量卫星 (TESS) 和高角分辨率天文中心 (CHARA) 干涉望远镜阵列。

在这项新研究中,研究人员使用 TESS 数据重建了 Epsilon Eridani 的表面,Epsilon Eridani 是位于波江座南部的一颗恒星,从地球表面的大部分地区都可以看到。然后他们寻找星点——由强磁场引起的恒星表面较冷的区域。

“通过重建,你知道恒星上斑点的位置和大小,你也知道恒星旋转的速度有多快,”卡博特说。“我们开发了一种方法,然后告诉你用光谱仪会看到什么样的信号。”

然后,研究人员将他们的 TESS 重建与同时从 Epsilon Eridani 收集的 EXPRES 光谱仪数据进行了比较。

“这使我们能够直接将径向速度特征的贡献与表面上的特定特征联系起来,”Fischer 说。“来自星点的径向速度与来自 EXPRES 的数据完美匹配。”

研究人员还使用了另一种称为干涉测量法的技术来探测 Epsilon Eridani 上的星点——这是第一次在类似于太阳的恒星上探测到星点的干涉测量法。

干涉测量法将分离的望远镜结合起来,形成一个更大的望远镜。为此,研究人员使用了位于加利福尼亚州的世界上最大的光学干涉仪CHARA Array。

Roettenbacher 说,她和她的同事将把他们的新技术应用于一系列干涉观测,以便直接成像恒星的整个表面并确定其径向速度贡献。

“干涉成像不是对很多恒星进行的,因为恒星需要在附近并且很亮。还有一些其他恒星,我们也可以应用我们的开创性方法,”Roettenbacher 说。

该研究的合著者包括前耶鲁大学研究人员莉莉·赵(现就职于弗拉铁研究所)和约翰·布鲁尔(现就职于旧金山州立大学)。

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