為什麼可以利用重心尋找系外行星?
在我們的常識中,行星是圍繞著恆星旋轉的。其實,這並不完全正確。
行星和恆星實際上是圍繞著它們共同的質量中心旋轉的。我們把這個共同的質量中心叫做重心。
重心的作用很大——它可以幫助天文學家們尋找銀河系外的行星。
什麼是質量的中心?
每個物體都有一個質量的中心,也就是組成物體的整個材料的中心。物體質量的中心就是這個物體的平衡點。
你或許會問,物體的重心在什麼位置呢?
這個問題的答案不一。
有時,一個物體的重心就在這個物體幾何形狀的中心。比如,一把直尺的重心就很好找——用手指在尺子的中心位置附近托著尺子,若干次嘗試後,你會找到一點——在這一點上,你只需要一個指尖就能讓尺子保持平衡。恭喜,你找到尺子的重心啦。
有時,物體的重心又不在它的幾何中心上。
這是因為,有些物體的質量分布是不均勻的,某一部分的質量會比另一部分大。
比如,下圖中的鎚子,它的質量集中在「頭」的位置。這樣,它的重心就向鎚頭的位置偏移了。
在太空中,星星們的重心在哪裡呢?
實際上,兩個或兩個以上相互圍繞的天體會有一個共同的質量中心——重心。天體們圍繞著它們的重心旋轉。
通過上面的描述,我們不難猜出,星星們的重心會靠近質量比較大的天體。
太陽系的重心
大家猜一猜,太陽和地球這個系統的重心在哪裡呢?
我們都知道,太陽的質量非常大,大約是地球的330,000倍!
與太陽相比,地球的質量簡直可以忽略。
所以,太陽在這一系統中就像鎚子的鎚頭,地球和太陽的重心幾乎就在太陽的中心。
那太陽和其他行星的重心在哪裡呢?
以木星為例,它比地球大得多,質量是地球的318倍。因此與地球相比,木星和太陽的重心就會向木星移動——重心不再在太陽的內部,而是在太陽的表面之外。
你知道么,整個太陽系也有一個重心。
太陽、地球,還有太陽系中其它所有的行星都圍繞著這個重心旋轉。它就是太陽系中所有天體的質量中心。
有趣的是,太陽系質量中心的位置是時刻變化著的。
這是因為,太陽系中的行星在不停地旋轉。所以,重心的位置取決於行星在運轉軌道上的位置,有時在太陽的中心附近,有時可能在太陽外。
太陽圍繞著這個移動的重心旋轉,看起來就像在搖晃著。
重心如何幫助我們尋找系外行星呢?
如果一顆恆星附近有行星,那麼恆星就會圍繞著它們共同的重心旋轉,而這個重心肯定是偏離恆星中心的。這樣,恆星看起來就是「搖搖晃晃」的了!
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從上方看,一顆大行星和一顆恆星圍繞著它們共同的質量中心旋轉,也就是重心
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從側面看,恆星和行星圍繞著重心旋轉的樣子。
它們的重心稍微偏離恆星的中心,使恆星看起來「搖搖晃晃」的
圍繞其他恆星旋轉的行星叫做系外行星。
因為恆星很亮,這些行星很容易被光線遮擋不被發現。
通過觀察恆星是否來回搖晃可以推測它的附近是否有行星存在,這可是個非常聰明的辦法!
利用重心的位置以及其他儀器,科學家們已經發現了許多個系外行星,讓我們繼續期待未來的成果吧!
編譯:銀河說翻譯組 小星辰
配圖:銀河說製圖組 masaaki
配音、校對:銀河說語音組 華夫餅喝酸奶
內容改編自NASA相關欄目內容
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