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紫金山地理台提醒比邻星体系动力学演变和稳定性特点

  109日,Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (《英国皇家地理学会月刊》)在线发表了中科院紫金山地理台(紫台)季江徽课题组的关于比邻星体系动力学演变和稳定性特点的研究成果,这些研究对深刻懂得行星体系的宜居区及构成演变具有重要迷信意义。 

  北京时间20191081750分,瑞典皇家迷信院在斯德哥尔摩宣布,将2019年度诺贝尔物理学奖授予美国普林斯顿大年夜学传授詹姆斯·皮布斯(James Peebles),以表扬他“在物理宇宙学的实际发明”,和瑞士日内瓦大年夜学传授米歇尔·麦耶(Michel Mayor)和日内瓦大年夜学与剑桥大年夜学传授迪迪尔·奎洛兹(Didier Queloz),以表扬他们“发清楚明了一颗环绕太阳型恒星运转的系内行星”。 

  1995年米歇尔·麦耶和迪迪尔·奎洛兹发明第一颗类太阳恒星四周的系内行星—51 Pegasi b以来,地理学家正在以难以相信的速度发明愈来愈多的系内行星, 迄今经过过程包含视向速度法和凌星法在内的探测手段已发清楚明了4118颗系内行星。地理学家猜想注解,仅仅在浩大的银河系里,有能够存在100亿颗类似地球尺寸大年夜小的行星,和地球一样处于个中心恒星的宜居带内。正如英国科幻小说家Arthur C. Clarke 的猜想:“在茫茫的宇宙中,只要两个能够,要么我们是上帝的孤儿,要么我们还有其他兄弟姐妹……”。我们正处在人类汗青上最特别的一段时代内。在不久的将来,我们或许会探测到宇宙中类似地球的行星上存在其他生命。 

  比邻星(Proxima Centauri,α Centauri C)间隔地球1.295 pc,与α Centauri AB双星构成三合星体系(《三体》科幻小说正以此为背景)。AB双星间隔地球1.34 pc(图1, 其轨道半长径为17.57 AU, 双星轨道周期为79.205 yr。α Centauri A1.1太阳质量的G2V型恒星, α Centauri B0.907太阳质量的K1V型恒星, Proxima Centauri则为0.123太阳质量的M5.5V型的红矮星。它是今朝人们发明的离太阳系比来的一颗恒星20168月,Anglada-Escudé等人在Nature 上发表了在比邻星邻近发明一颗行星Proxima b的成果。他们经过过程HARPSUVES光谱仪的视向速度不雅测,发清楚明了一颗最小质量为1.3个地球质量的行星,并以周期11.2 天环绕比邻星运转,轨道半长轴为0.0485 AU,能够位于宜居区。不雅测还给出,在体系内能够存在另外一个轨道周期为200多天的行星Proxima c。是以,该行星体系倍受国际上地理研究机构存眷,这些行星能否宜居及体系稳定性特点若何已成为以后系内行星研究的前沿课题。 

  紫台研究团队分别采取数值模仿和实际分析办法,对该体系存在两颗行星的情况展开了深刻的动力学演变和稳定性特点研究。推敲相对论效应和潮汐效应的情况,动力学演变成果注解:在一百万年阁下的时间标准上,Proxima b的轨道偏爱率演变遭到潮汐的影响很小,而相对论效应对两颗行星的影响比较明显。不推敲相对论效应和潮汐效应的情况,应用MEGNO积分器对体系稳定性的研究,描述出了该体系稳定区域的全体图象(图2),提醒了两颗行星在共面和非共面时保持体系动力学稳定的行星参数限制。关于共面情况,内、外两颗行星的偏爱率下限分别为0.40.65,此时Proxima b的半长轴范围为0.02 -0.1 au;关于非共面情况,两颗行星的轨道倾角低于50度。这些研究成果不只要助于展开该体系的经久动力学构成演变及其构成机制研究,并且为后续系内行星的不雅测供给重要的实际参考。 

  该任务的第一作者是紫台蒙通硕士,导师为季江徽研究员。该项研究任务取得了国度天然迷信基金(11773081, 11573073, 11873097)、中国迷信院创新交叉团队、中国迷信院行星迷信重点实验室等项目赞助。 

  文章在线刊出链接: 

  https://academic.oup.com/mnras/advance-article/doi/10.1093/mnras/sty2682/5114595 

1   α Centauri 三合星体系表示图 

2  Proxima体系两颗行星共面情况的体系稳定区域图 

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