ESO在M67星团中发现围绕孪生太阳的行星

借助欧洲南方天文台（ESO）位于智利的高精度径向速度法系外行星搜索仪（HARPS），以及全球的其他望远镜，天文学家发现了疏散星团M67中的三颗系外行星。现在我们已经确认了一千多颗系外行星，但只有极少的几颗位于星团中。而更重要的是，这次发现的三颗中，有一颗围绕着孪生太阳——各方面与太阳都极为接近的恒星。

M67中热木星的效果示意图，大图：12.3MB，版权：ESO，研究者团队，下同。

本图是艺术效果图，形象展示了疏散星团中群星的效果。当然从真实情况看，那些群星只能是亮一些，但不可能看到圆面的。

我们现在知道，系外行星极为普遍。这些系外行星的母恒星散布在整个天空中，年龄和化学成分的范围都极为广泛。但是，迄今为止，在星团中发现的系外行星还是极少（注1）。这真令人感到奇怪，因为我们知道，绝对多数的恒星都形成于星团之中（事实上我们还没发现过单独形成的一颗恒星——译注）。天文学家想兴趣的是，星团中的环境是否与单颗恒星有区别，以解释这种奇怪的不同。

新研究报告首席作者、德国海德堡是马克斯-普朗克研究院地球外物理研究所的Anna Brucalassi（女）团队想在星团中发现的系外行星，她解释说：“在疏散星团M67中，所有的成员星年龄几乎相同，而且化学成分与太阳相似。这使得它成为理想的实验室，用以研究在如此拥挤的环境中，到底能形成多少行星，以及它们主要在大质量还是小质量恒星周围形成？”

团队主要借助ESO位于智利拉西亚天文台3.6米望远镜上著名的高精度径向速度法系外行星搜索仪（HARPS），研究结果还参考了全球数个天文台的观测数据（注2）。他们仔细观测M67中选出的88个恒星（注3），持续6年记录它们的光谱，以发现它们朝向或者离开地球的微小摆动——这是存在行星影响母恒星的证据。

M67在巨蟹座星空的定位，版权：ESO，IAU，夜空和望远镜杂志。

M67位于北天的巨蟹座，离我们约2500光年，包含500多颗恒星。星团中的大部分恒星都比通常的系外行星研究目标更暗，要发现由行星造成的微弱摆动信号，HARPS使出了浑身解数。

结果团队发现了三颗系外行星，其中两颗围绕着类太阳恒星，另一颗围绕着大质量的红巨星。前两颗的质量都为木星的1/3左右，围绕炽热母恒星的公转周期分别为7天、5天；第三颗系外行星的质量比木星更大，公转周期长达122天。

第一颗发现的系外行星的母恒星很值得一说——它与我们的太阳极为类似，属于孪生太阳（注5）。这是首次在星团中发现有行星围绕着孪生太阳旋转。

M67所在星空的广域大图，大图：48.7MB，版权：ESO，DSS2。

三颗系外行星中的两颗属于“热木星”：大小与木星相当，但离母恒星近得太多，因此比木星热得多。三颗行星所在区域都比各自宜居带近得多，液态水无法存在（基于这些行星这么大的质量，它们是否位于宜居带本身已经不重要，译注）。

研究报告合作者、德国加尔兴市ESO总部的Luca Pasquini（注6）总结说：“这些观测显示，与单个恒星相比，疏散星团一样普遍存在着系外行星——但它们难以探测到。新成果与早期找寻星团中行星的失败工作形成对照，但与那些最新的（成功）观测相符。我们将继续观测M67，以找出根据质量和化学组成，哪些恒星拥有行星，哪些没有。”

A. Brucalassi团队的研究报告已经发表在《天文学和天体物理学》期刊上，标题：“M67星团中发现三颗系外行星”。
附注

1、星团分为两个类型。疏散星团由一群恒星组成，形成于离现在较近年代的一大团气体尘埃云；它们大部分位于像银河系这样旋涡星系的旋臂中。球状星团包含的恒星数量远大于疏散星团，由非常古老的恒星组成，绕星系的中央核球运行。尽管经过仔细搜寻，还没有在球状星团中发现一颗系外行星；而在疏散星团中发现的也仅有六颗。过去两年间，分别在NGC 6811、M44中各发现一颗，最近刚刚在明亮的近邻星团——毕星团中发现了一颗系外行星。

M67中三颗对应恒星的参数。

2、团队还使用了法国上普罗旺斯（Haute-Provence）天文台的SOPHIE光谱仪，同样位于拉西亚天文台的瑞士1.2米莱昂哈特?欧拉望远镜，以及美国德克萨斯州Hobby Eberly望远镜。


3、大部分的疏散星团在几千万年中消亡，但是某些成员星高度集中的能够维持很长时间。M67就是这样一个长寿命的范例，它属于最老的疏散星团之一，因为离地球很近，成为良好的研究对象。

4、使用径向速度法估计系外行星的质量，我们只能获得质量的下限值：假如它们拥有高轨道倾角，要产生同样的引力摄动效应，就需要大很多的质量。

与太阳相似的恒星，根据它们的近似程度，分为太阳型恒星、太阳相似体（Solar analogue，比如南门二AB星都是）、孪生太阳（Solar twin）。其中孪生太阳与太阳最相似：表面温度差异＜50K、质量基本相等；恒星金属含量差＜12%；没有伴星。虽然太阳类恒星很普遍，但孪生太阳极为罕见。

6、这次在M67的88个样本中发现3颗系外行星，从平均概率分布看，与星团外单独恒星的发现概率差不多。