在太阳系的八大行星中,土星因其巨大的光环而被我们熟知,但或许你不知道的是,在浩瀚的宇宙中,其实还存在着一些光环比土星大得多的天体,一个典型的例子就是被誉为“光环之王”的超级土星J1407b,它的光环是如此巨大,以至于在它面前,连太阳都显得渺小。
J1407b其实是一个简称,它的全称是“1SWASP J140747.93-394542.6 b”,这颗星球在天空中位于半人马座,距离我们大约434光年,它的主恒星是一颗名为“1SWASP J140747.93-394542.6”的恒星,为方便描述,我们可以把这颗恒星也简称为J1407,它是一颗与太阳的类似的恒星,其质量约为太阳的0.9倍,直径约为太阳的0.93倍。
J1407b的发现,最早可追溯到2007年的“广角搜索行星”计划(Wide Angle Search for Planets,简称WASP),该计划主要致力于利用“凌日法”在宇宙深空搜索系外行星。
简而言之,在我们的视角之下,当系外行星运行到其主恒星的“前面”时,就会遮挡主恒星一部分光线,所以通过观测和分析目标恒星亮度的细微变化,我们就可以知道系外行星的存在,这种方法就被称为“凌日法”。
通常情况下,系外行星使其主恒星亮度下降的幅度都很低,一般不会超过1个星等,并且持续时间也不长,时间短的只有几个小时,时间长的一般也就一两个星期左右。
但在此次观测中,科学家却惊讶地发现,位于半人马座的J1407,其亮度下降的最高幅度居然有大约3个星等,并且其持续时间高达56天。
这种现象引发了人们的重点关注,在接下来的日子里,科学家对其进行了持续观测和深入研究,在经过多年的研究以后,科学家终于揭开了其中的秘密:原来J1407亮度的大幅度、长时间的下降,是因为有一颗拥有庞大环星系统的星球,在其“前面”经过。
是的,这颗星球就是J1407b,观测数据表明,它沿着一条椭圆的轨道围绕J1407运行,其轨道半长轴约为3.9(±1.7)个天文单位,公转周期约为3725(±900)天,它的环星系统至少由37个环状结构组成,几乎每个环状结构的宽度都可达数百万公里,整个环星系统的直径高达1.8亿公里。
尽管我们无法近距离观测J1407b,但可以想象的是,在它主恒星的照耀之下,其巨大的环星系统也会闪闪发亮,进而形成巨大的光环,如果将它与太阳系中的土星相比,就将是这样子的:
假如将它放在太阳系中土星的位置上,那么在肉眼可见的情况下,我们就将会看到这样的场景:
在它面前,连太阳都显得渺小,要知道太阳的直径约为139.2万公里,大概只相当于其光环直径的0.8%,实际上,日地平均距离大约有1.5亿公里,也就是说,J1407b的光环的直径,比太阳和地球的平均距离还要多出大约3000万公里。
正是因为J1407b的环星系统是如此巨大,它才被人们称为超级土星,并将其誉为“光环之王”。那么问题就来了,为什么J1407b会有这么大的环星系统呢?对此,科学家给出了多种推测,其中认同度相对较高的观点认为,这应该是因为J1407b是一颗非常“年轻”的星球。
由于观测数据有限,J1407b的天体类型还不明确,它可能是一颗气态巨行星,也可能是一颗褐矮星,不管是哪种类型的天体,都是有一个凝聚的过程,在此过程中,中心天体会在原始星云中首先形成,而其余的物质则会围绕着中心天体运行,形成一个盘状结构,为方便描述,我们可以将其称为“原始星盘”。
在接下来的时间里,“原始星盘”也会慢慢地消失,因为其中的物质有可能被中心天体“吃掉”,也有可能互相吸积,形成围绕中心天体运行的卫星。
已知的观测数据表明,J1407b的主恒星仅有大约1600万年的历史,这就意味着,这颗所谓的超级土星很可能还非常“年轻”,甚至可以说是一颗还处于“萌芽阶段”的星球,在这样的情况下,它就可以短暂地拥有一个庞大的“原始星盘”,而这也就是我们所观测到的环星系统。
可以预期的是,如果这种观点是正确的,那随着时间的推移,J1407b的光环也会越来越小,直到消失殆尽,而届时的它也就不能被称为“光环之王”了。值得一提的是,土星的光环也不会一直存在,因为土星也一直在“吃掉”围绕着它运行的土星环,根据科学家的估算,在大约1亿年之后,土星的光环就将会彻底消失。