富含鐵元素的恆星擁有較短周期的行星
【博科園-科學科普】天文學家與斯隆數字巡天(SDSS)得知恆星的化學成分可以產生意想不到的影響在其行星系統通過不斷SDSS的調查發現恆星被美國宇航局的開普勒飛船,和一個承諾擴大我們對太陽系外行星如何形成和發展的理解。弗吉尼亞大學天文學研究生羅伯特·威爾遜(Robert Wilson)說：如果沒有這些對恆星鐵含量的詳細精確的測量，就不可能做出這樣的測量。
該小組今天在馬里蘭州國家港口的美國天文學會(AAS)會議上展示了他們的研究成果。使用SDSS的數據,他們發現星星鐵含量更高的傾向於主機行星軌道非常接近他們的主人star-often軌道周期小於大約八衝擊小的恆星鐵傾向於主機行星更長更遙遠的恆星。進一步的研究可以幫助我們了解銀河系中各種各樣的太陽系外行星系統，並解釋為什麼行星會在它們所在的地方被發現。
對恆星鐵含量如何影響其行星的描繪。一顆普通的恆星(綠色)更有可能承載較長周期的行星(綠色軌道)，而富含鐵元素的恆星(黃色)則更有可能承載較短周期的行星(黃色）。圖片版權：Dana Berry/SkyWorks Digital Inc.; SDSS collaboration
1995年，一組天文學家發現了一顆繞著類似太陽的恆星運行的行星，距離地球50光年。2009年美國宇航局發射了開普勒太空望遠鏡，這是一種用於尋找太陽系外行星的太空望遠鏡。在四年一次的主要任務中，開普勒觀測了數千顆恆星，觀察了恆星發出的微弱的星光。因為開普勒多年來一直觀察同一顆恆星，所以它一次又一次地看到了它們的行星，因此能夠測量行星繞恆星運行的時間。這一信息揭示了從恆星到行星的距離，更近的行星比更遠的行星運行得更快。多虧了開普勒的不懈監測，已知軌道周期的系外行星數量急劇增加，從2009年的約400個增加到今天的3000多個。
儘管開普勒望遠鏡的設計初衷是為了發現太陽系外的行星，但它的設計初衷並不是為了了解這些行星軌道周圍恆星的化學成分。這一知識來自於SDSS的Apache Point天文台星系進化實驗(APOGEE)，該實驗研究了銀河系中成千上萬顆恆星。APOGEE的工作原理是為每個恆星收集光譜——測量恆星在不同波長(顏色)下發出的光的亮度。因為每個化學元素的原子都以其特有的方式與光相互作用，所以一個光譜可以讓天文學家不僅確定恆星包含哪些元素，還能確定包括關鍵元素鐵在內的所有元素的含量。
研究小組成員、卡內基科學研究所的Johanna Teske說：所有類似太陽的恆星大部分都是氫，但有些則含有更多的鐵。一顆恆星所含的鐵量是它形成的一個重要線索，以及它在一生中會如何演變。通過將這兩種來源的數據結合起來——行星軌道從開普勒和恆星化學——天文學家們已經了解了這些「鐵富集」恆星和它們所持有的行星系統之間的關係。
我們知道一個恆星的元素富集對於它自身的進化來說是很重要的，但是我們很驚訝的發現它對行星系統的進化也很重要。今天的研究成果是由亞利桑那大學的Gijs Mulders領導的，他們使用了一種更大但更不精確的來自LAMOST-Kepler項目的光譜。看到2016年的趨勢得到獨立的證實，關鍵時期的鑒定表明，開普勒是不斷給予的禮物。
這個新結果特別令人驚訝的是，這些富含鐵元素的恆星的鐵含量僅比樣品中的其他恆星高約25%。這就像在一個蛋糕食譜中加入5 / 8茶匙的鹽，在所有其他配料中加入半茶匙鹽。我還是會吃那個蛋糕。這真的向我們展示了恆星組成的微小差異如何對行星系統產生深遠的影響。
但是，即使有了這個新發現，天文學家仍有許多關於太陽系外行星如何形成和演化的問題，特別是地球大小或稍大的行星(「超級地球」)。富含鐵元素的恆星在本質上是形成較短軌道的行星嗎？或者是圍繞著鐵元素恆星的行星更有可能形成更遠的軌道，然後遷移到更短的時間軌道上？威爾遜和合作者希望與其他天文學家合作，創造出新的原行星盤模型，以測試這兩種解釋。
恆星的化學成分如何影響它們的行星，特別是關於行星如何形成的。APOGEE還提供了除鐵之外的更多的恆星化學元素，所以在這個豐富的數據集里可能還有其它的趨勢。
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內容：「博科園」判定符合今主流科學
來自：Sloan Digital Sky Survey
編譯：中子星
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