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云南天文臺通過潮汐作用修正恒星年齡

2023-08-21 11:14:35


(資料圖片)

記者20日從中國科學院云南天文臺獲悉,該臺恒星物理組近期通過恒星與行星潮汐相互作用,實現對熱木星系統恒星自轉周期的修正,從而由自轉與年齡的關系,得到更準確的恒星年齡。相關成果發表在國際期刊《天文和天體物理研究》上。

熱木星是公轉軌道極為接近其宿主恒星的類木行星,其質量比太陽小很多,表面溫度非常高,可以達到1000至4600攝氏度。近距離熱木星與其主星的潮汐相互作用不可忽略。一方面,熱木星對主星的潮汐作用,可使主星自轉加速;另一方面,潮汐作用會使熱木星的軌道發生衰減,從而向主星遷移。

云南天文臺博士研究生郭帥帥在其導師郭建恒研究員指導下,利用恒星演化程序MESA上建立的潮汐相互作用模型,在較大參數空間上進行模擬,探討了不同初始參數下熱木星對恒星自轉的影響。

研究人員構建了0.8-1.3倍太陽質量和0.1-13.0倍木星質量的恒星-行星相互作用模型數據庫,同時還考慮了不同恒星金屬豐度、初始軌道距離、初始恒星自轉周期和潮汐質量因子的情況。通過對模型數據庫進行分析,他們發現對于質量較小、金屬豐度較高的恒星,行星吞噬導致的恒星旋轉周期變化在行星被吞噬后會迅速消失;相反,質量較大、金屬豐度較低的恒星,在較大初始自轉周期和行星質量下,更容易產生更明顯的周期變化,并且行星吞噬影響持續時間更長。

ASP-19是一顆位于船帆座的12.3等恒星,其附近發現一顆距離很近、質量與木星相當的凌日熱木星WASP-19b。對該熱木星的模擬研究中,不同初始恒星自轉周期對系統演化影響較小,研究人員估計了系統的潮汐質量參數和初始軌道半長軸。在極端情況下使用自轉-年齡關系,會導致實際年齡超過100億年的WASP-19的年齡,被錯誤地估計為小于2.2億年,這可能導致一顆非常老的恒星被錯誤地估計為非常年輕。因此研究認為,對近距離熱木星系統而言,使用自轉與年齡關系時需要謹慎。

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