被譽爲“光環之王”的超級土星J1407b,在它面前,太陽都顯得渺小

魅力科學君 2024-03-17 20:04:25

在太陽系的八大行星中,土星因其巨大的光環而被我們熟知,但或許你不知道的是,在浩瀚的宇宙中,其實還存在著一些光環比土星大得多的天體,一個典型的例子就是被譽爲“光環之王”的超級土星J1407b,它的光環是如此巨大,以至于在它面前,連太陽都顯得渺小。

J1407b其實是一個簡稱,它的全稱是“1SWASP J140747.93-394542.6 b”,這顆星球在天空中位于半人馬座,距離我們大約434光年,它的主恒星是一顆名爲“1SWASP J140747.93-394542.6”的恒星,爲方便描述,我們可以把這顆恒星也簡稱爲J1407,它是一顆與太陽的類似的恒星,其質量約爲太陽的0.9倍,直徑約爲太陽的0.93倍。

J1407b的發現,最早可追溯到2007年的“廣角搜索行星”計劃(Wide Angle Search for Planets,簡稱WASP),該計劃主要致力于利用“淩日法”在宇宙深空搜索系外行星。

簡而言之,在我們的視角之下,當系外行星運行到其主恒星的“前面”時,就會遮擋主恒星一部分光線,所以通過觀測和分析目標恒星亮度的細微變化,我們就可以知道系外行星的存在,這種方法就被稱爲“淩日法”。

通常情況下,系外行星使其主恒星亮度下降的幅度都很低,一般不會超過1個星等,並且持續時間也不長,時間短的只有幾個小時,時間長的一般也就一兩個星期左右。

但在此次觀測中,科學家卻驚訝地發現,位于半人馬座的J1407,其亮度下降的最高幅度居然有大約3個星等,並且其持續時間高達56天。

這種現象引發了人們的重點關注,在接下來的日子裏,科學家對其進行了持續觀測和深入研究,在經過多年的研究以後,科學家終于揭開了其中的秘密:原來J1407亮度的大幅度、長時間的下降,是因爲有一顆擁有龐大環星系統的星球,在其“前面”經過。

是的,這顆星球就是J1407b,觀測數據表明,它沿著一條橢圓的軌道圍繞J1407運行,其軌道半長軸約爲3.9(±1.7)個天文單位,公轉周期約爲3725(±900)天,它的環星系統至少由37個環狀結構組成,幾乎每個環狀結構的寬度都可達數百萬公裏,整個環星系統的直徑高達1.8億公裏。

盡管我們無法近距離觀測J1407b,但可以想象的是,在它主恒星的照耀之下,其巨大的環星系統也會閃閃發亮,進而形成巨大的光環,如果將它與太陽系中的土星相比,就將是這樣子的:

假如將它放在太陽系中土星的位置上,那麽在肉眼可見的情況下,我們就將會看到這樣的場景:

在它面前,連太陽都顯得渺小,要知道太陽的直徑約爲139.2萬公裏,大概只相當于其光環直徑的0.8%,實際上,日地平均距離大約有1.5億公裏,也就是說,J1407b的光環的直徑,比太陽和地球的平均距離還要多出大約3000萬公裏。

正是因爲J1407b的環星系統是如此巨大,它才被人們稱爲超級土星,並將其譽爲“光環之王”。那麽問題就來了,爲什麽J1407b會有這麽大的環星系統呢?對此,科學家給出了多種推測,其中認同度相對較高的觀點認爲,這應該是因爲J1407b是一顆非常“年輕”的星球。

由于觀測數據有限,J1407b的天體類型還不明確,它可能是一顆氣態巨行星,也可能是一顆褐矮星,不管是哪種類型的天體,都是有一個凝聚的過程,在此過程中,中心天體會在原始星雲中首先形成,而其余的物質則會圍繞著中心天體運行,形成一個盤狀結構,爲方便描述,我們可以將其稱爲“原始星盤”。

在接下來的時間裏,“原始星盤”也會慢慢地消失,因爲其中的物質有可能被中心天體“吃掉”,也有可能互相吸積,形成圍繞中心天體運行的衛星。

已知的觀測數據表明,J1407b的主恒星僅有大約1600萬年的曆史,這就意味著,這顆所謂的超級土星很可能還非常“年輕”,甚至可以說是一顆還處于“萌芽階段”的星球,在這樣的情況下,它就可以短暫地擁有一個龐大的“原始星盤”,而這也就是我們所觀測到的環星系統。

可以預期的是,如果這種觀點是正確的,那隨著時間的推移,J1407b的光環也會越來越小,直到消失殆盡,而屆時的它也就不能被稱爲“光環之王”了。值得一提的是,土星的光環也不會一直存在,因爲土星也一直在“吃掉”圍繞著它運行的土星環,根據科學家的估算,在大約1億年之後,土星的光環就將會徹底消失。

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