尼古拉斯-哥白尼大學的研究人員與國際合作者一起，發現了一顆圍繞著大熊座恆星運行的巨大系外行星。它的質量是木星的11 倍，繞恆星運行14 年，溫度不超過攝氏零下100度。

藝術家眼中的HD 118203 系統中的冷超巨木星。這是一顆質量極大的氣體行星，以六倍於地球的軌道繞著恆星運行。天文學家認為它的溫度非常低。資料來源：UMK

這項發現背後的科學家來自尼古拉斯-哥白尼大學天文學研究所：他們是尼古拉斯-哥白尼大學天文學研究所的Gracjan Maciejewski 博士、NCU 教授Andrzej Niedzielski 博士、Krzysztof Goździewski 博士和天文學五年級學生Julia Sierzputowska。他們與來自西班牙和美國的研究人員（包括亞歷山大-沃爾什贊教授）合作，在著名科學雜誌《天文學與天體物理學》上描述了這個宇宙發現。

我們面對的是一顆質量極大的系外行星–其質量是太陽系最大行星木星的11 倍之多。它繞著母恆星運行14 年，與母恆星相距6 個天文單位（天文單位是天文學中用來衡量距離的常規單位，是地球與太陽之間的平均距離。它是149597870.7 千米。例如月球與地球的距離為0.026 au，而木星與太陽的距離為5.2 au）。

“我們看不到行星，但我們可以發現它所圍繞的恆星–用一個小到10厘米的小型望遠鏡。這顆恆星的物理參數與太陽相似。數據顯示，它的質量比太陽大20%，體積是太陽的兩倍。教授、北卡羅來納大學天文學研究所研究小組組長Gracjan Maciejewski 博士解釋。

它位於天空北側的大熊星座，被命名為HD 118203，因為它最早是以這個編號被亨利-德雷珀（Henry Draper）列入星表的。一個多世紀前用來觀測這個星表的望遠鏡現在就在我們位於托倫附近皮奧尼采的天文台裡。

德雷珀望遠鏡是世界上最早的天象儀之一，也就是天球現象的攝影記錄器。圖片來源：Andrzej Romanski/UMK

德雷珀望遠鏡是世界上最早的天文望遠鏡之一，也就是天球現象的攝影記錄器。它建於1891 年，是為了”紀念”英年早逝的美國光譜物理學家亨利-德雷珀（Henry Draper），他的妻子安娜-瑪麗亞（Anna Maria）用這台望遠鏡支持了哈佛天文台由愛德華-C-皮克林（Edward C. Pickering）領導的雄心勃勃的計劃，即編制一份恆星亮度及其光譜分類的攝影和攝影目錄。

用劍橋的這台望遠鏡拍攝的天空光度和光譜圖像超過了60000 張，它為皮克林的意圖做出了巨大貢獻，以至於包含近25 萬顆恆星的彙編目錄被稱為亨利-德雷珀星表。 “HD”恆星的名稱一直沿用至今，為世界各地的天文學家所熟悉。

德雷珀的天文望遠鏡是如何來到皮奧尼采的？ 1947 年秋天，國家天文台的第一座天文台展館開始建造，展館的旋轉穹頂直徑達5 公尺。兩年後，一台從劍橋寄來的天文望遠鏡矗立在那裡，經過必要的改裝後，開始了正常的觀測工作。

如今，這座世界上獨特的有趣紀念碑已成為皮尼切國家科學中心天文研究所的景點。

近20 年來，天文學家一直知道恆星HD 118203 圍繞著一顆質量相當大的行星運行。 2006 年，人們發現了第一顆氣態巨行星，它的質量為兩個木星質量，在短短六天時間裡緊緊地圍繞著恆星運行。

“然而，多普勒觀測結果表明，這並不是故事的結局，可能還有另一顆行星存在。因此，我們立即將這個系統納入了我們的觀測計劃，”該發現的共同作者Andrzej Niedzielski 教授說。 “起初，作為托倫-賓夕法尼亞系外行星研究計劃的一部分，我們與亞歷山大-沃爾茨贊教授合作，使用地球上最大的光學儀器之一–德克薩斯州的九米霍比-埃伯利望遠鏡對該天體進行了追蹤。

結果非常樂觀，托倫人與來自西班牙的合作者一起，利用義大利伽利略望遠鏡繼續在加那利群島觀測這顆恆星。這個天文台配備了為發現行星而設計的最好的儀器。

尼傑爾斯基教授補充說：”然而，八年的研究並沒有給出答案，它到底是什麼類型的物體。”又過了七年，托倫的天文學家們才獲得了無可爭辯的證據，證明他們所面對的是一顆行星。

馬切耶夫斯基教授說：『耐心是有回報的。2023年3月收集到的新觀測資料對確定這顆行星的軌道參數至關重要。此外，由於行星繞其恆星運行需要數年時間，我們能夠將多普勒觀測與現有的天體測量相結合，明確確定其質量。

不過，在此之前，有必要確保該星系中不再藏有其他行星。這項任務由天文學學生朱莉婭-西耶茲普托夫斯卡（Julia Sierzputowska）承擔。

Julia Sierzputowska 說：”我分析了凌日系外行星巡天衛星空間望遠鏡獲得的測光觀測數據，結果顯示，HD 118203 周圍沒有其他行星的體積大於地球的兩倍，因此質量不足以用於研究該系統的動力學。

原來，天文學家發現了一個等級行星系統。

Krzysztof Goździewski 教授解釋說：”這是一種奇特的構造，其中一顆行星與其恆星形成了一對緊密的行星，而第二顆行星在足夠寬的軌道上圍繞這對行星運行，可以說與第一顆行星形成了另一對行星。

這兩顆行星的質量都很大，軌道都相當長。儘管如此，它們之間的相互引力影響並不會破壞這個系統數百萬年的穩定性。

“我們已經證明，這是由於廣義相對論產生的效應造成的。”戈茲傑夫斯基教授補充說：”如果沒有這些效應，行星的行為就會像抖動的彈簧，不斷改變其軌道的形狀和在空間中的方位。

天文學家承認，關於行星系統形成和演化的知識仍然隱藏著許多基本的未知數。像HD 118203這樣的分層系統，目前已知的只有十幾個，這讓他們能夠探索大質量行星形成的假說。

馬切耶夫斯基教授說：”一個有趣的問題是關於這種行星配置的發展路徑。雖然從我們–太陽系居民–的角度來看，它們相當’奇特’，但了解具有大質量氣態行星的系統似乎很重要，這樣我們就能了解離我們最近的天文後院。

“我們的工作並沒有結束。我們仍在進行觀測和數據分析–還有機會發現更多的行星，令人欣慰的是，我們設法讓學生和博士生參與這項有趣而重要的研究”。

編譯自/ ScitechDaily