利用引力透鏡現象發現「冰凍地球」

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利用引力透鏡現象發現「冰凍地球」

天文學家已經發現了一個圍繞著13000光年外的一顆恆星運轉的「冰地球」。多個空間探測器揭示了這個世界的一些秘密。

近日來，NASA的開普勒航天器憑藉發現多顆地外行星出盡了風頭。但像OGLE-2016-BLG-1195Lb這樣的行星，卻超出了開普勒航天器的探測範圍。這是一個與我們相距超過13000光年的「冰地球」，它與其母星的距離和我們與太陽的距離相同。

在微透鏡事件中，前景星經過背景星正前方。 背景星的光線被前景星質量扭曲，繞過前景星，使前景星亮度增大。 與此同時若有行星環繞前景星運動，它也會在背景星光中留下自己的標記（光度曲線中的光點的確切形狀通常非常複雜，這取決於系統的性質）。

OGLE是光學引力透鏡實驗的縮寫（Optical Gravitational Lensing Experiment）。它是一個坐落於阿塔卡瑪沙漠的地基望遠鏡，由波蘭的華沙大學管理，專門用於發現和跟蹤微引力透鏡事件——一種在小型（相對於恆星而言）甚至是行星尺度上發生的引力透鏡現象。

當一個恆星經過另一個更遠的恆星的正前方，並且兩者處於同一視線上時會發生微引力透鏡現象。較近恆星的質量使較遠恆星的光線彎曲，令較遠恆星在幾小時或者幾周內亮度增大。由於微引力透鏡現象維持的時間短暫且要求精確對準，找到微引力透鏡的最佳方法便是夜復一夜地對一個恆星密集的較大天區進行巡天。OGLE監控著銀心和麥哲倫雲的數百萬顆恆星的亮度。

雖然OGLE的主要任務是探測暗物質的本質，但它所探尋的微引力透鏡事件也可以揭示行星的存在。如果較近恆星（也就是作為透鏡的恆星）擁有行星，那它可以在原有的透鏡效應基礎上使遠方的恆星亮度再次短暫地增加。事實上，開普勒最適合搜尋恆星的近軌行星，但由於引力透鏡的幾何限制，OGLE更適合於尋找離恆星更遠的行星。而它最新的發現就是行星OGLE-2016-BLG-1195Lb。

在微透鏡事件中，前景星經過背景星正前方。 背景星的光線被前景星質量扭曲，繞過前景星，使前景星亮度增大。 與此同時若有行星環繞前景星運動，它也會在背景星光中留下自己的標記（光度曲線中的光點的確切形狀通常非常複雜，這取決於系統的性質）。

2016年6月下旬，OGLE檢測到揭示微引力透鏡的的增亮現象，並發出要求其他幾個設施同時觀察的警報。 韓國地基引力透鏡望遠鏡網（KMTNet）和NASA的斯皮策空間望遠鏡用了一個月監測這個事件。 在當時，天文學家不知道有一顆行星的存在。直到團隊開始分析數據時才看見象徵著它的信號。

OGLE本身只能測量作為透鏡的恆星的質量與它的行星質量的比例。而來自KMTNet和Spitzer的額外數據，可以創造一種立體視覺，讓天文學家得以計算該系統中天體各自的質量。

事實證明，新發現的星球不僅在質量上與地球大致相同，它的軌道也與地球繞日的軌道大致相同。然而，我們處於太陽的宜居帶內，而由於OGLE-2016-BLG-1195LB的母星較小，它已經遠遠超出了其母星的宜居帶，更可能成為一個永久的冰球。如果你希望全年都是冬季，你會愛上這個星球。

OGLE-2016-BLG-1195L這顆星球本身只有太陽7.8%的質量，小於木星質量的100倍，這使它處在紅矮星和棕矮星的灰色地帶之間（這些都是小到連氫聚變都實現不了的恆星）。這意味著這個冰球世界不僅永遠處於冬季，而且陽光也十分昏暗。

鑒於紅矮星是星系中最常見的恆星，我們對它們擁有行星的可能性了解得越多，便越了解行星的形成的過程。目前我們仍不太了解恆星環境（雙星系統，鄰近星球的密度，臨近星體的強烈輻射）將如何影響它擁有行星的能力。

像OGLE這樣集中觀察恆星密集的天區（如銀核）的項目可以幫助研究在銀盤中行星出現頻率是否與在銀核中不同的問題。最近，對OGLE項目的20顆行星的數據進行研究表明，銀核中行星出現的頻率可能較低，但問題遠未解決。斯皮策望遠鏡甚至開普勒（在第二階段）對每個新發現的微引力透鏡事件的立體視角觀察可以為這個問題提供更多的線索。

作者：Summer Ash

翻譯：陳艷玲 | 校對：陸寅楓

編排：陳艷玲 | 配樂：解仁江

責任編輯：解仁江

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