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第一次發現遙遠星系的行星,距離38億光年,愛因斯坦預言再次生效

引力透鏡星系

自從20世紀90年代初人類首次在太陽系外發現行星以來, 至今已找到了大約3700顆系外行星, 最近的在4.2光年之外, 最遠的在靠近銀河系中心附近,

距離地球大約2.8萬光年。 無一例外, 這些系外行星都沒有超出銀河系的範圍, 它們都是屬於我們星系的行星。 最近, 天體物理學家通過微引力透鏡效應, 第一次發現了位於銀河系之外的行星, 它們的品質從月球的品質到木星的品質不等。

奧克拉荷馬大學的天文學家利用來自美國宇航局(NASA)錢德拉X射線天文臺的資料, 著重分析了一個位於38億光年之外的遙遠星系, 其編號為RX J1131-1231。 通過對觀測資料建立微引力透鏡模型, 天文學家首次在其他星系中找到了行星。 該研究第一作者、奧克拉荷馬大學的物理與天文系助理教授戴新宇(Xinyu Dai音譯)對這項發現感到十分興奮, 他表示這是人類首次發現不屬於銀河系的行星。

黑洞的引力透鏡效應

由於目標星系距離地球十分遙遠, 普通方法根本無法找到其中的行星, 只有微引力透鏡效應才能用來探測距離地球很遠的系外行星。 根據愛因斯坦的廣義相對論, 任何擁有品質的物體都會使周圍時空發生彎曲,

時空曲率取決於物體的品質, 物體的品質越大, 時空曲率也越大。 當遙遠的背景星光經過黑洞等大品質天體附近的彎曲時空時, 光線將會出現扭曲的現象, 這就是引力透鏡效應。 而對於品質較小的恒星, 周圍的時空彎曲並不顯著, 只能使背景星光發生輕微的扭曲, 產生微引力透鏡效應。

那麼, 天文學家是如何通過微引力透鏡效應來發現系外行星的呢?簡單來說, 對於一顆恒星, 它的引力場會使背景星光發生輕微扭曲。 如果這個恒星周圍存在行星, 那麼, 行星所產生的微弱引力場將會進一步擾動背景星光, 據此就能確定行星的存在。

RX J1131-1231是一個橢圓星系, 距離地球38億光年, 即便使用最強大的天文望遠鏡也無法直接觀測到其中的行星。

而通過微引力透鏡效應, 天文學家不但能夠發現銀河系外的行星, 還能確定它們的品質。

引力透鏡RX J1131-1231星系

上圖顯示了引力透鏡RX J1131-1231星系, 其中透鏡星系位於中心, 旁邊還有四個背景類星體。 據估計, 在這個星系中, 存在數萬億顆行星,

它們可能是沒有主恒星的流浪行星, 品質介於月球和木星的品質之間, 這一發現證明了銀河系外行星的存在。

目前, 這項發現已經發表於《天體物理學雜誌快報》(Astrophysical Journal Letters)上。

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