盖亚数据揭示恒星摆动现象，发现两颗神秘天体

盖亚数据揭示恒星摆动现象，发现两颗神秘天体

欧洲航天局盖亚任务通过观测恒星的摆动现象，首次发现了一颗超级木星（盖亚-4b）和一颗棕矮星（盖亚-5b）。这一发现不仅展示了盖亚任务在系外行星探测方面的独特能力，也为科学家提供了研究低质量恒星周围行星形成的新机会。

盖亚任务揭示两个神秘天体

新研究于近日发表，利用欧洲航天局（ESA）盖亚（Gaia）航天器收集的数据，确认了两个神秘天体的存在。盖亚-4b是一颗“超级木星”系外行星，而盖亚-5b是一颗棕矮星。这些巨大的天体意外地围绕着低质量恒星运行。

盖亚-4b围绕着一颗此前并不引人注目的恒星盖亚-4运行，距离地球约244光年。盖亚-5b围绕着盖亚-5恒星运行，距离地球约134光年。这两个新发现的天体就在我们银河系的附近。它们的存在挑战了当前的行星形成理论，而盖亚的持续任务将提供宝贵的数据，帮助我们理解这些引人入胜的天体。

荷兰阿姆斯特丹大学的Guðmundur Stefánsson是这项新研究的第一作者，他解释说：“盖亚-4b的质量约为木星的12倍。它的轨道周期为570天，是一颗相对寒冷的气态巨行星。”

“盖亚-5b的质量约为21个木星质量，是一颗棕矮星，比行星更重，但又太轻，无法维持核聚变成为恒星。”Guðmundur补充道。

从恒星的摆动到新世界的发现

自2013年发射以来，欧洲航天局（ESA）的盖亚（Gaia）航天器一直在构建我们银河系最大、最精确的三维地图。它缓慢旋转，用两台光学望远镜扫描天空，以前所未有的精度反复确定20亿个天体的位置，直到2025年1月15日科学观测结束。

围绕恒星运行的行星会产生微小的引力“牵引”，使恒星围绕其质心“摆动”，并在天空中呈现出螺旋状的运动轨迹。使用天体测量法最容易发现的天体是质量大且轨道距离母星较远的天体。此前，一些质量较大的棕矮星通过其他望远镜的观测得到了确认，这些望远镜观察到这些棕矮星在明亮恒星旁的微弱光芒，而盖亚此前已探测到这些恒星的摆动。

这与凌星法形成了对比，凌星法通过探测行星从其恒星前方经过来发现行星，更容易发现轨道较近的行星。尽管探测到恒星的摆动可能暗示该恒星可能存在行星，但也可能存在其他潜在原因（例如双星系统），因此天体测量法的发现需要通过其他方法进行确认。

“盖亚反复扫描这些恒星，随着时间的推移构建出越来越详细的图像。”Guðmundur说，“2022年，盖亚数据发布3（Gaia Data Release 3）列出了一些似乎因受到系外行星的牵引而运动的恒星。我们利用基于地面的光谱数据和径向速度技术对这些恒星进行研究，从而确认了我们的第一颗行星和第一颗棕矮星。”

结合天体测量和径向速度数据，天文学家可以找到所有轨道细节以及环绕天体的质量，从而提供了一个独特的机会来创建三维可视化图像。

“银河系中大约75%的恒星是低质量恒星，其质量在太阳质量的10%到60% - 65%之间。”Guðmundur解释说，“因为它们数量众多，所以它们也是我们最近的邻居恒星。已知低质量恒星周围的巨大行星相对罕见，但当它们出现时，它们会导致更大的摆动，因此产生更强的天体测量信号，更容易被探测到。”

行星猎人的宝藏

此前，一颗系外行星是通过盖亚（Gaia）和依巴谷（Hipparcos）任务联合发现的，而盖亚-4b的存在则是仅通过盖亚数据揭示的。

当2026年下一批盖亚数据发布时，它将包含5.5年的任务数据，可能会揭示出数百——如果不是数千——颗围绕附近恒星的行星和棕矮星。这将为我们提供关于这些不同天体如何形成的新见解，而盖亚正在为一个新时代的天体测量发现铺平道路，这将使我们对银河系中多样化的行星系统有更深入的理解。

欧洲航天局（ESA）的研究员马修·斯坦丁（Matthew Standing）是一名系外行星专家。“这一发现只是未来我们可以从盖亚中期待的系外行星发现的冰山一角，令人兴奋。”他解释道，“盖亚-4b的发现是利用盖亚天体测量法探测系外行星的一个重要突破，它补充了欧洲航天局的“切奥普斯”（Cheops）任务以及即将到来的“柏拉图”（Plato）任务所使用的其他系外行星探测方法。”

“盖亚以前已经看到了已知系外行星的明显迹象，但这一次，盖亚揭示了一个全新的太阳系外世界。”欧洲航天局的盖亚项目科学家约翰内斯·萨尔曼（Johannes Sahlmann）说，“盖亚-4b的发现展示了盖亚的详细测量如何补充现有的系外行星发现技术，并为系外行星研究提供了新的机会。即将到来的第四次盖亚数据发布将是行星猎人的宝藏。”