业余天文学家在自家发现系外行星

业余天文学家Paul Benni和麻省理工学院研究员Artem Burdanov于美国天文学会线上会议报告发现3颗新天体,包含一颗热木星、一颗棕矮星和一颗黯淡的双星系统。更令人讶异的是,他们并非借助大型天文台,而是在Benni家的院子发现的。

这项工作始于几年前,Burdanov与俄罗斯乌拉尔联邦大学的同事进行一项实验调查,最初称为Kourovka行星搜索(KPS)。他们通过寻找系外行星穿越恒星前方时造成的亮度下降得知行星的存在,就像NASA克卜勒和TESS太空望远镜一样,不过Burdanov将目标锁定其他计划未观测的天区,也就是银河系盘面。

自2013年以来,Benni一直在波士顿附近家中协助KPS团队后续观察。当Burdanov到贝利时列日大学时,Benni继续进行计划,现在计划改称为银河系盘面系外行星调查计划(Galactic Plane eXoplanet,GPX),GPX观测系统是由口径279毫米的Celestron RASA广域测量望远镜和FLI ML16200相机组成,并使用Burdanov自己开发的增强型图片处理软件。

两人的观测工作就在Benni家院子进行。

为了搜索挤满星星的银河盘面,GPX舍弃广视野换取高分辨率。GPX系统的分辨率约每像素2角秒,而克卜勒和TESS太空望远镜分辨率分别为每像素4角秒和20角秒。Benni解释说:“其他观测计划往往避开银河盘面,因恒星太拥挤,图片往往融在一起。”Benni补充:“这种权衡也让我们将注意力集中在11~15等恒星,试图从图片再捕捉其他人错过的东西。”

他们首次发现是在2015年,当时两人仍在测试原型Kourovka设备。研究小组将望远镜对准大熊座附近随机选择的小区域,累计115小时观测数据后,发现正在遮掩母恒星星光的热木星KPS-1b。KPS-1b质量和半径都与木星相似,约每1.7天环绕母恒星(亮度13等)运行。有了前面的成功经验,他们再利用改良的GPX设备,并在2016年发现第二次掩星事件。GPX-1b是颗棕矮星,质量是木星20倍,绕着一颗亮度12等、质量略大于太阳的恒星。值得注意的是TESS曾拍过同一天区,然而因GPX-1与一颗亮度9等的恒星相距不到1角分,让TESS错过了这颗棕矮星。

右边是TESS拍的图片。

他们目前最新发现来自2018年收集的观测数据:GPX-TF16E-48是一对总亮度15等的双星,包含一颗白矮星和一颗K型主序星,互绕周期约7.1小时。由于从地球看轨道面与视线方向大致平行,恰好是一对食双星,但由于亮度减弱时间仅10分钟,因此很难发现。后续观察发现,这颗白矮星可能正从伴星吸出气体,并可能约900万年内变成新星。

GPX展现了专业天文学家和业余天文学家使用市售观测设备合作的潜力,甚至能发现世界一流仪器也漏掉的天体。