立陶宛的恒星勘察可能为发现外行星提供捷径

资深撰稿人 Bruce Dorminey

Oct 16, 2024,08:14pm EDT

Updated Oct 16, 2024, 08:16pm EDT

SCIENCE

我报道航空航天、天文学并主持《宇宙争议》播客。

作者在立陶宛莫勒泰天文台1.65米望远镜的圆顶上。BRUCE DORMINEY

我们是星尘这句老话字面上是真的。但一颗恒星的给出化学成分和它可能形成的行星类型之间有一个联系吗？

近十年来立陶宛天文学家的一个致力团队一直在维尔纽斯郊外70公里处用一台望远镜上最先进的光谱仪试图来回答这个难题。

自2016年以来，维尔纽斯大学的天文学家一直在每个晴朗的夜晚采集来自数千颗太阳型恒星的光谱（测量光的波长）。一个主要目标是获取这些明亮的F、G和K光谱型恒星的化学指纹来确定是否这些恒星的化学组成和它们可能拥有的行星之间有可能的联系。

维尔纽斯大学天体物理学家格拉吉娜（Graina Tautvaišien）是该勘察的负责人和莫勒泰天文台的负责人，她在她的办公室里告诉我，我们发现过一些恒星丰富的化学元素和宿主那些行星的恒星。刚刚被选为国际天文学联合会副主席的格拉吉娜说，“如果我们能成功做到这一点，目标将是找到一条来探测岩石行星的捷径”。

该团队已经用高分辨率的维尔纽斯大学埃切勒光谱仪收集了大约1500颗明亮的太阳型恒星的光谱。维尔纽斯大学埃切勒光谱仪大约有一辆小型汽车那么大，独自坐在莫勒泰天文台1.65米光学望远镜主圆顶下方一层的一间气候控制室里。

在晴朗的夜晚，坐落在一片美丽的被孤立的云杉、桦树和松树森林包围的清新中的天文台有足够黑暗的天空来采取从北纬可见的数百颗明亮恒星的光谱。

在迄今为止观测到远在高达3000光年远的恒星中，它们的年龄范围从约2亿岁到上限约120亿岁不等。尽管这里只有三分之一的夜晚是晴朗的，但该勘察全年进行，每年典型的产生约200颗恒星的光谱。

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维尔纽斯大学的观测天文学家阿尔纳斯（Arnas Drazdauskas）在望远镜前告诉我，基于恒星的化学成分我们要能够来预测哪些恒星有一个更高的拥有岩石行星的机会。

该团队最近发现在300颗恒星样本中约83%的有过1.0到2.0之间的镁对硅值。

阿尔纳斯说，这可能提示它们可能有与我们的地球成分接近的类地行星。

但该团队的工作远远超出确定一颗恒星的化学成分并包括恒星温度、它的引力和它的金属丰度（它可能含有多少重元素）等参数。

阿尔纳斯说，“然后我们更深入观察恒星的内部，多达32种化学元素的丰度”。我们从对生命重要的元素开始如碳、氧、氮、镁和硅；他说然后我们继续到钡和甚至稀土金属钇。

一件化学的事情

阿尔纳斯说，一个问题是是否有任何种类对行星来形成所需的一个最低化学恒星要求。他说 “因此我们正在观看是否在宿主不同类型行星的恒星的化学成分中有差异——长周期、短周期、木星大小、地球大小等。”。

大质量的冰行星往往围绕更富金属的恒星形成。然而岩石行星被发现围绕有广泛丰度范围金属性的恒星。

阿尔纳斯与维尔纽斯大学埃切勒光谱仪。BRUCE DORMINEY

阿尔纳斯说，“我们只知道大约10000颗恒星已经被光谱上用这台望远镜提供的精度测量”。他说 “我们需要一个远更大的样本和更多的理论研究来自信地说一个给定恒星的化学成分允许形成哪种类型的行星”。

一个正在进行的工作

鉴于我们自己的银河系有一个估计的200亿颗太阳一样恒星，有大量的恒星光谱学工作要做。

最大的望远镜通常不做勘察；阿尔纳斯说，它们集中在特定的目标上，为较小的望远镜留下测量工作，这限制了我们能观察多少。

甚至如此，原则上目前的技术足允许天文学家从数十亿颗太阳一样恒星获取光谱。

然而，有详细化学成分的系外行星宿主样本仍然是小的。

阿尔纳斯说，有地球或超地球大小行星和详细化学成分的恒星数量甚至是更少。

底线？

Drazdauskas说：“我们还没有在我们能自信说某些元素的化学丰度影响岩石行星的形成的点上，但这项研究看起来承诺的”。

仍然振奋的是在前苏联共和国的一台相对较小的光学望远镜正在参与这一过程，同时在我们乞求来理解我们在宇宙中的位置中起一个至关重要的角色。

关于勘察的时间框架？

阿尔纳斯说，这项勘察将继续进行，直到我们没有人来做这项工作为止，或者直到望远镜坏了。

立陶宛莫勒泰天文台。BRUCE DORMINEY

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我（Bruce Dorminey）是一名获奖的科学记者，也是《遥远的流浪者：寻找太阳系以外的行星》一书的作者。我主要报道航空航天和...

https://www.forbes.com/sites/brucedorminey/2024/10/16/lithuanian-star-survey-could-offer-shortcut-to-finding-exo-earths/