遥远的巨型行星的形态不同于失败的恒星

该团队使用夏威夷的地基望远镜(莫纳基亚的WM凯克天文台和斯巴鲁望远镜)进行直接成像，研究了这些微弱的同伴在27个系统中围绕恒星运行的轨道。这些数据与轨道建模相结合，使他们能够确定这些系统中的褐矮星形成为恒星，而气体巨人形成为行星。

这项研究发表在最新一期的《天文杂志》上。

在过去的二十年中，技术的飞跃使望远镜能够将光线从母星和轨道较暗的物体中分离出来。在1995年，这项新功能首次产生了一个棕色矮星绕恒星运行的直接影像。在2008年首次出现了绕着另一颗恒星运行的行星的直接图像。

鲍勒谈到直接成像能力时说：“在过去的20年中，我们的质量一直在飞跃下降。”他指出，目前的极限约为1个木星质量。随着技术的进步，“出现的主要问题之一是'我们发现的同伴的本质是什么?”

天文学家定义的棕矮星的质量在13至75木星质量之间。它们在行星和恒星上都有共同的特征，鲍勒和他的团队想解决这个问题：行星系统外缘上的天然气巨行星是行星冰山的一角，还是褐矮星的低质量末端? ?过去的研究表明，围绕矮矮星运行的恒星很可能像低质量恒星一样形成，但目前尚不清楚这种形成机制能产生的最低质量伴星是什么。

鲍勒说：“实现这一目标的一种方法是研究系统的动力学-观察轨道。”今天，它们的轨道是解锁其进化的关键。

鲍勒的团队使用凯克天文台的自适应光学(AO)系统，近红外摄像机，凯克II望远镜的第二代(NIRC2)仪器以及斯巴鲁望远镜，在他们绕着父行星运行时拍摄了巨型行星和棕矮星的图像。星。

这是一个漫长的过程。他们研究的天然气巨人和褐矮星与它们的母恒星相距甚远，以至于一个轨道可能需要数百年的时间。鲍勒说，要确定哪怕一小部分的轨道，“你要拍摄一张照片，你要等一年”，让昏暗的同伴稍微走一下。然后，“您拍摄另一张图片，您再等一年。”这项研究依赖于AO技术，该技术可使天文学家校正由地球大气层引起的畸变。在过去的三十年中，随着AO仪器的不断改进，更多的褐矮星和巨型行星被直接成像。但是，由于这些发现大部分是在过去一两年内完成的，因此该团队仅拥有相当于每个物体总轨道百分之几的图像。他们将对27个系统的新观测结果与其他天文学家发表的所有先前观测结果结合在一起，或者将其用于望远镜档案中。

至此，计算机建模就开始了。本文的合著者已经帮助创建了一个称为“ Orbitize!”的适合轨道的代码。它使用开普勒行星运动定律来确定哪些类型的轨道与所测量的位置一致，哪些与所测量的位置不一致。

该代码为每个伴星生成一组可能的轨道。每个巨型行星或褐色矮星的轻微运动都会形成可能的轨道的“云”。云层越小，天文学家越接近同伴的真实轨道。而且，更多的数据点(即，每个物体绕轨道运动时更直接的图像)将完善轨道的形状。

斯坦福大学的团队成员埃里克·尼尔森说：“我们不需要等待数十或几个世纪的时间来完成一个行星的轨道，而是可以通过非常精确的位置测量来弥补我们数据较短的基线时间。”“我们专门为适应部分轨道而开发的Orbitize!的一部分，OFTI(不耐烦的轨道)使我们甚至可以找到最长的同伴轨道。”

找到轨道的形状是关键：具有更多圆形轨道的物体可能像行星一样形成。就是说，当一团气体和尘埃塌陷形成恒星时，遥远的伴侣(和其他行星)由围绕着该恒星旋转的扁平化气体和尘埃盘形成。

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