开普勒任务

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//arxiv.org/abs/1910.09523

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ElNiño的诞生。这一动画显示了过去一年中海面温度(SST)的异常,或偏离正常。随着1997年春天的夏天,一股温暖的温水浪潮越过太平洋,积累了南美洲的海岸,在这里以红色显示。从 //www.pbs.org/wgbh/nova/elnino/anatomy/sst.html.
大气温度映射和温度变化 Komacek.& Showman (2019).
亮度地图和亮度的变化 Komacek.& Showman (2019).
热木星拍摄器-76B亮度的变化。从 杰克逊等人。 (2019).

艺术家’对2016年行星对齐的印象。来自 这里.

无论谁’做了一些杰出可能注意到太阳和月亮在天空中沿着几乎相同的弧度出现。这个阳光’s arc, called the exliptic.,对应于地球的平面’S轨道。由于太阳系中的所有行星分享了几乎相同的轨道平面,因此它们同样地靠近此弧形。事实证明,Ecliptic也与之密切合作 太阳’s equator.

太阳系中所有行星轨道的近距离对齐是其形成最重要的线索之一–太阳系起源了数十年前从一块气体和灰尘刺痛的年轻阳光’像一个呼啦圈一样,一个想法至少回去了 Immanuel康德 在1700年代称为 内骨假设.

一旦被接受,这个想法在解释和预测太阳系的特征时非常成功,天文学家认为我们的银河系中的所有行星系统都会类似于我们自己的–凭借小型,岩石行星靠近他们的星星和大型,奇和的行星更远,但都分享相同的轨道飞机。

发现成千上万的外产 把所有人都转过身来–其他恒星周围的行星都有轨道导向。例如,Upsilon andromeda系统有三个像木星状行星,全部在轨道上 广泛错位.

虽然这些追逐行星轨道最初是令人费解的,但天文学家开始挑剔对这些系统的解释。行星可能会做 开始 出去 在一个良好的对齐轨道上,但是,就像长途汽车旅行的后座的孩子一样,行星之间的开始(由于相互的引力拖船)很快就令人难以置疑,这种精致的布置并占据轨道。在Upsilon Andromeda的情况下,行星甚至可能已经过 从系统中弹出.

最近的一项研究费黛 和同事们探讨了轨道错位与一个令人费解的外延阶层的起源之间的联系–小,短周期行星。这些行星尺寸(和可能是组成)从海王星样到小于地球,但栖息地轨道非常接近他们的主人星星, 有些人只需几个小时圈出这颗明星。这些短期行星中的许多也有兄弟姐妹行星更远,这些轨道的安排可能会告诉我们行星如何靠近他们的星星。

至于Upsilon andromeda系统,轨道之间的相互倾向,如果它的大,可能指向系统中的暴力史。这种暴力可以解释短期行星如何如此接近他们的明星–他们本来可能已经开始遥远,并被他们的兄弟姐妹走向恒星。相比之下,小相互倾斜可以意味着系统一直相对静态,并且短周期的行星可以从更远的地方向内向内迁移。

通过分析 过境光线曲线 由此观察到的行星 开普勒航天器,戴伊和同事发现了这些系统的相互倾向的模式。 从他们的论文中,下图显示了当系统中最短周期行星的距离时 A / R * 更大,相互倾向 ΔI. 在轨道之间倾向于不太广泛分布。

这个结果什么意思?自从最靠近他们的星星的短期行星(小 A / R *)似乎也有一个非常广泛的相互倾向,也许他们经历了在苏联·安德罗姆·安德罗姆·阿莫兰举行的同类引力人物,而行星越远,他们被更加优雅地移动。

采取更广泛的观点, 证据是安装 那是 行星系统在银河系中很常见, 我们自己的太阳系在许多方面都是独一无二的 – there’真的没有像家一样的地方。

图1:作为通过开纸所发现的星形星形质量比的函数的每颗星数。黑暗和浅蓝色曲线的星星比太阳更小,而粉红色的曲线是更加巨大的恒星。从 Pascucci等。 (2018).

吹脑的发现 开普勒任务 就是它 银河系中最常见的行星类型 是个 超地球/次海王星。这种意外类型的行星横跨地球和海王星之间的界限大小和质量,因此它们可能是超级大小的岩石行星或富含贫恶的行星。我们只能’t tell.

陌生人仍然是这种奇怪的嵌合队以银河系中的每四颗星都是一个,但我们不’我们的太阳系中似乎有一个(除非 行星九 假设釜出来)。

如果那不是那样’足以让你觉得自己像个行星局, 最近的一项研究 暗示大多数行星系统都有自己的架构非常不同。

在他们的论文中, Ilaria Precucci教授 亚利桑那大学和她的同事研究了开普勒任务所发现的行星的群众分配。不过,与其他最近的工作不同,他们不仅仅是行星群众,而且他们如何与父母的群众相比。

天真地,我们可能会期望更多的巨大的恒星增长了更多的大规模行星,并且有很好的证据 更多大规模的明星主持更多巨大的尘圆盘。所以只要 制作行星的过程 很乐意在大多数任何形式的星系上运作,然后我们可以使用行星之星大规模比率的分布来解开恒星质量与其他效果的影响。

和pasccci. 等等。 确切地发现了我们的预期–大明星,小星星,他们都更有可能举办行星比地球更多—但只有一点。如图1所示,每颗星星的行星数量随着星形星形质量比增加,直到它达到约0.00003(或10) 地球群众 对于一个人 太阳能质量) —地球和海王星之间的某处。以上比率,发生率下降,意思是更多的大规模行星较小,不那么常见。

但是当Pascucci等人时,甚至更有趣的东西。与其他调查的关注使命相比,它们的结果。因为开普勒擅长寻找靠近主人的星球的行星而不是寻找更远处的行星,Pascucci’s results don’告诉我们在像木星这样的轨道上的行星’s。但是微透镜调查,使用 完全不同的行星发现技术,*擅长找到更多遥远的行星。

图2:每个星系周围的行星数量,具有给定的星际星形质量比的行星靠近其宿主恒星(如孔发现)和更远的行星(如微透镜调查所发现)。从 Pascucci等。 (2018).

比较来自两种调查的质量比,Pascucci等。展示了通过微透镜发现的更多遥远的行星也显示出优选,但比率大于什么比’靠近行星首选—在海王星和木星之间的某个地方,如上图所示。

这是什么意思呢?显然,宇宙似乎喜欢使行星大约大约一万次大的主人明星,无论是星星都很小 红矮人 或巨大的 F星。并且行星越远离它的明星,更有可能是巨大的。

标准行星形成 理论预测这一趋势: 原文象磁盘 (从哪个行星形式)具有更坚固的冰冷的材料,远离宿主恒星,并且更多的固体意味着更多的行星。

但这些结果也使我们的太阳系看起来比以前看起来甚至陌生。在大多数太阳系中,像地球这样的轨道’s(更近)由地球之间的行星和海王星的群众之间的行星占用,更远的轨道如木星’S是海王星和木星之间的行星占据。

It’诱人推测使太阳系在一种方式中制作太阳系的东西(在这种情况下,我们拥有的行星类型)与其他独特的事物有关(如那样的事实’s life here). We don’T关于超级地球,但如果他们结果比地球比般的地球更像是’不难想象他们会’成为生活的好地方。

我们所知道的生活 需要一个带有固体表面和大量液态水的行星,也许是它’s not surprising 我们没有’在Galaxy的其他地方发现了生活:大多数行星都没有生气,气球。

非常整洁的纸 最近发表了关于可能的发现 彗星绕着一个遥远的明星 找到使用来自的数据 开普勒任务.

要找到难以捉摸的外肌,是一个由 Saul Rappaport教授在麻省理工学院 彻底搜索了超过20万 LightCurves. 在其3.5年的名义任务中由开普勒收集。

通过手动筛选这些灯具,rappaport’S集团能够点击奇怪和非周期性的信号,计算机的种类,具有刚性可预测性,难以找到。

远程测量表的阴影。

左边的数字显示出檐口的阴影,绕着非常亮的星,比太阳更大,因为它们在星形和地球之间传球。 Cometry信号是不对称的,也不是’t正常的时间表,完全不同于 外部过境.

rappaport.’S组报告看到来自开普勒目标星的这些奇怪的信号中的六个。大多数信号都来自远足轨迹喷射的灰尘云。这种灰尘射出是 我们太阳系中的彗星常见,产生通常看过彗星的两个光泽尾部中的一个(另一个尾部由电离等离子体流制成)。

通过将简单的灰尘模型拟合到阴影信号,rappaport和同事估计,它们的远足速度以每秒约20,000吨的速度缩小灰尘,大致相当于 在地球上燃烧的流星总量’每年的大气.

阴影信号出现六次,分隔数百天。假设两个逢低约200天的逢低是由于一个彗星(他们不’必须是),彗星必须包含大约哈利的质量’彗星可能更多。

艺术家’S来自行星形式的原始磁盘的概念。

在今天’我们讨论了研究小组会议 一篇论文 从几年前开始 Lars Buchhave. 和同事调查了行星托管星的组成与其行星的性质之间的关系。

发现成千上万的外部外部系统 在过去的几十年中,揭示了在我们的银河系中形成的令人眼花缭乱的行星,而这一行星动物园的丰富性可能反映了这些行星形成的各种条件。

回到哲学家康德,行星被认为是形成的 燃气和灰尘的圆盘 剩下的宿主明星形式后,我们现在有一个夸张的 观察 和支持这个想法的理论证据。

这个想法意味着星星和行星主要来自相同的材料来源。但是,虽然恒星形成直接从磁盘中, 行星的形成过程 关于行星的东西是一点点挑选者。

例如,太阳几乎完全从氢气和氦气,构成大部分的元素 重官骨质物质 在宇宙中,而在宇宙中 地球主要是岩石元素, 哪个是 宇宙中非常罕见。气体巨人木星是一种混合– it’大多数氢气和氦气像阳光,但它比太阳更多的元素,所有的天文学家都称为 金属.

在他们的论文中,Bucchave和同事报告了估计‘金属‘或者在许多行星托管星中的金属量,并尝试举例地围绕星际的行星类型,以某种方式取决于恒星金属。

图1来自 Bucchave等人。 (2014) 显示星形的金属与它们的行星的半径(在地球半径)中。水平红线显示该组中的星星的平均金属性。

有趣的是,金属性表明有三种行星系统–在上图中显示为深蓝色,浅蓝色和黄色。像木星一样大的气态行星,多次地球的radii’S似乎优先形成有很多金属的星星,而像地球这样的小星球’t as picky – they’LL与任何金属性的星星形成。和星际之间的行星, 大约2到4次地球’s radius, 他们’像金发姑娘一样,更喜欢多颗星,但不是太多。

这是什么意思呢?天文学家认为原始圆盘(以及因此星形)可能需要有大量的行星形成材料(即金属),以便制造像木星这样的大行星。另一方面,像地球一样形成小行星显然并不是’需要太多,因为甚至是阳光十分之一的星星’S金属举办它们。哪种有意义的意义。

但这些结果不’回答一切。为什么,例如,aren’与真正大金属的星星(图左上方的蓝色点附近的蓝色点)始终能够形成大,木星像行星?这一三个三个蓝点是KOI-3083行星系统的所有成员,其明星是太阳尺寸的,但有几乎三倍的金属,但所有的行星都小于地球。

在我们避风单中可以有大行星’发现了吗?或者行星形成过程涉及如此多的随机性(随机性)一个大金属性只在大行星方向上操纵系统;它没有’T迫使他们沿那个方向。喜欢 轻轻地通过玩具商店牧羊人 –比不是,你’LL最终用购物车中的玩具。

艺术家’Sanchis-Ojeda及其同事于2013年发现的超短周期行星Kepler-78 B的概念。

眉毛养纸 最近出现了 Josh Winn教授 关于一种靠近和亲爱的星球的同事, 超短周期行星,或短暂的USPS。

这些行星大致大小的地球大小,可能是岩石的,但距离地球比地球更近的宿主史外数百次。这些行星太热了,有些人已经融化了 其他人正在蒸发。因为他们’靠近他们的明星,超短时期的行星在几个小时内围绕着他们的星星–因此,笨重的名字。

O你集团, 随着 其他, 建议 USPS可能是残余物 热的木匠 (气体巨头行星靠近他们的星星),他们的环境撕掉了。如果是这样,我们’D期望托管USPS的系统类似于托管热门的系统。

炎热的Jupiters的星星的一个独特特征是他们在其环境中有更多的铁(Fe)和其他重量的元素。天文学家称之为重点的数量(“metals”)  恒星金属。热木星主机恒星在金属中沉重,可能是因为星球和大行星从相同的材料形成了大量金属来形成。同样的趋势不起作用’虽然似乎持有小型,大致的地球大小的行星– small planets don’似乎是挑剔的。因此,如果USPS是失去其大气的热门困境,他们的恒星也应该是金属的。

图4来自Winn等人。 (2017),显示USP托管星(红色),热木星托管星(橙色)的恒星金属的分布,以及托管小但稍长的时期行星(蓝色)。

the recent paper 来自Winn和同事们抛出这个起源故事,让USPS造成怀疑。在他们的研究中,他们看着托管USPS,托管热门队的星星的星星,以及托管小星球的星星的金属,而不是USPS,所有人都被发现了 开普勒任务。左边的数字显示它们的结果。

如所预期的那样,热木星的橙色曲线寄出峰值升高的金属峰值(即朝向更大的[Fe / H] - 值),如果USPS是前炎热的Jupiters,则红色直方图应该看起来像橙色。

相反,它看起来很像蓝色,更少于较小的行星。这结果表明,USPS就像他们的更长的堂兄弟–一直很小的行星,只需很短的时间。

这是什么?那里’s一些统计锯齿室,允许一些,但不是全部,USPS是热的蠢货,但是’S分析说不超过46%。它’S也可能在Winn呼叫之间的界限“hot Jupiters” and what he calls “hot small planets”可以通过额外的分析来精制,将橙色曲线向下移位(或者可能会使蓝色曲线转移)。

但USPS经历了戏剧性和残酷的起源的机会现在是一点点苗条。也许那个’s a good thing –它说宇宙可能比我们想象的要不那么暴力。

开普勒/ k2任务 已经彻底改变了天文学,拥有更多 解职 的数量 在过去的几年里,已知和疑似的外产网。虽然我们可以推断我们从这些遥远的行星中学到的东西 推断我们自己的太阳系的事情,来自任务的数据没有直接影响我们对太阳系的理解,因为任务未观察到太阳系对象,直到现在。 对于最近的一篇论文, Jason Rowe. 和同事收集了K2的观察 海王星 寻找地球上全球振荡的签名。

这意味着什么?所有的行星和星星都表现出内在振荡,因为地震波渗透它们的内部 - 基本上它们像巨型天体一样响起。在地球上, 这些地震波的详细研究 教过地球内部的负荷,即将推出 洞察团使命 对火星来说会对一切相同。 我们还研究了太阳’s interior this way 因为我们可以看作源于阳光下的深处的波浪在表面上弹跳。对于太阳,这些波浪每隔几分钟就会导致亮度的微小振荡。

在过去的几十年中,很多工作已经进入了我们太阳系中的天然气和冰巨人的这种振荡,但除了 在土星戒指中非常酷的间接签名,没有人在巨型行星中清楚地检测到全球振荡。使用开普利特航天器,Rowe和同事通过观看海王星80天来检测全球振荡。不幸的是,尽管努力巨大努力,但他们没有检测到海王星的任何清晰振荡。

但令人惊讶的是,他们能够检测到由于亮度的变化 太阳’s 全局振荡。这有点像通过查看光线反射的镜子,看到有人用手电筒发出信号,只用手电筒和镜子相距40亿公里。

下面的电影显示了海王星的开孔观察,因为行星横跨视野。请记住,太阳振荡非常小,电影中明显的亮度振荡是由于海王星’在该领域的运动,而不是由于太阳。看到那些振荡,你’D需要成为一台电脑。