斑点成像有助于提供TRAPPIST-1提供的最高分辨率图像

2018-05-15

/使用Gemini-South望远镜和散斑成像相机,一组天文学家获得了TRAPPIST-1的最高分辨率图像。 / em

当涉及到系外行星时,天文学家已经意识到他们只知道他们发现的行星的属性,以及他们知道正在绕行的恒星的属性。对于一颗行星的大小而言,精确地表征主星可能意味着我们对于遥远世界是否像地球一样小或像木星一样巨大的认识的差异。

对于天文学家来说,确定太阳系外的行星系的大小 - 关键在于不仅要知道它的主星的半径,还要知道这颗恒星是单一的还是有密切的伴侣。考虑到天空中大约一半的恒星不是一颗星,而是两颗恒星相互围绕着的星,这使得了解恒星的二元属性。

最近引起了一个名为TRAPPIST-1的特别有趣和相对较近的明星,引起了一组研究人员的注意。他们想确定TRAPPIST-1是否是三颗小型潜在岩石行星的家园 - 其中一个位于温度适宜居住区的液态水可能聚集在地表上的轨道之一)是一颗像太阳一样的恒星,或者它有伴星。如果TRAPPIST-1确实有一颗伴星,发现的行星将会有更大的尺寸,可能足够大,成为类似于海王星的冰巨人。

如果一颗外行星在二进制系统中围绕恒星运行,但天文学家相信望远镜捕获的星光来自一颗恒星,那么行星的实际半径将比测量的大。根据系统中伴星的亮度不同,测得的外行星尺寸的差异可能很小,从10%到两倍不等。

为了证实或否认TRAPPIST-1的单星性质,NASA位于加利福尼亚州Moffett Field的艾姆斯研究中心的高级研究科学家史蒂夫霍威尔领导了这颗恒星的调查。霍威尔和他的团队使用专门设计的相机称为差分散斑测量仪器或DSSI,他们测量了由地球大气引起的恒星发出的光线中的快速干扰,并对其进行了修正。由此产生的高分辨率图像显示来自TRAPPIST-1系统的光线来自单颗恒星。

通过确认没有其他同伴明星居住在TRAPPIST-1附近,研究小组的结果不仅验证了过境行星对恒星亮度周期性下降负责,而且确实是地球大小,并且可能会是多岩石的世界。

Howell说:“我们知道,一颗地球大小的潜在岩石行星在距离地球只有40光年的恒星可居住区内轨道运行是一个很棒的发现。 “TRAPPIST-1系统将继续深入研究,因为这些过境系外行星提供了表征外星世界气氛的最佳机会之一。”

DSSI安装在智利的8米双子座天文台南望远镜上,为现今天文学家提供了从地面望远镜获得的最高分辨率图像。 TRAPPIST-1的接近度允许天文学家深入系统,看起来比水星的轨道更接近我们的太阳。

这篇论文的基础是发表在9月13日的“天体物理学杂志”上。

最近发现的具有三颗地球大小行星的TRAPPIST-1的兴趣很高。天文学上说,距离地球40光年,该系统是一跳,跳过和跳跃。这颗恒星本身就是一颗昏暗的M型恒星,相对于大多数恒星而言,恒星非常小而且很酷,但能够更轻松地检测小行星。

在TRAPPIST-1中看到的行星过境的进一步详细测量将在今年晚些时候开始,当时美国宇航局的开普勒太空望远镜将在其K2任务中精确监测恒星发出的光在75天内的微小变化。

来自开普勒航天器的空基观测将提供对行星过境形状的极其精确的测量,从而允许更精确的半径和轨道周期的确定。注意过境事件中期的变化也可以帮助天文学家确定地球的质量。此外,将在TRAPPIST-1系统中搜索更多转场行星的新观测资料。

散斑干涉法是DSSI使用的成像技术,它是天文学家工具箱中的一项强大资产,因为它提供了一种独特的能力来表征远处恒星周围的环境。该技术通过对一颗恒星进行多次极短(40-60毫秒)曝光来捕获接收光中的细节并“冻结”地球大气引起的湍流,从而提供超高分辨率图像。

通过结合数千次曝光和使用数学技术消除地球大气引起的瞬间扭曲,最终结果提供了一个等于8米双子星望远镜在没有大气层时会产生的理论极限的分辨率。

四面板图形说明了通过地面望远镜观测到的被测星光的不同(左上角)和地球大气引起的模糊效应。中和地球大气模糊的技术称为散斑干涉测量法。所有四个图像都以相同的比例显示。

豪厄尔和他在美国宇航局埃姆斯的团队目前正在着手建造两个新的散斑干涉仪。其中一种新仪器将于今年秋天交付给位于亚利桑那州图森郊外基特峰国家天文台的3.5米WIYN望远镜,该望远镜将由NN_EXPLORE客座观测员研究计划使用。另一个正在为位于夏威夷Mauna Kea的双子座天文台北望远镜开发。

出版物:Steve B. Howell等人的“SPECKLE IMAGING EXCLUDES LOW-MASS COMPANIONS ORBITING EXOPLANET HOST STAR TRAPPIST-1”The Astrophysical Journal Letters,Volume 829,Number 1,2016; DOI:10.3847 / 2041-8205 / 829/1 / L2

来源:艾姆斯研究中心的Michele Johnson