業餘天文學家在家中發現系外行星

業餘天文學家保羅·本尼（Paul Benni）和麻省理工學院研究員阿潭·布達諾夫（Artem Burdanov）在本週的美國天文學會線上會議上報告了他們發現三個新天體，包含一顆熱木星、一顆棕矮星和一顆黯淡的雙星系統。更令人訝異的是，他們並非借助大型天文台，而是在本尼的家中院子發現。

這項工作始於幾年前，布達諾夫與來自俄羅斯烏拉爾聯邦大學的同事進行了一項實驗調查，最初稱為庫魯夫卡行星搜索（Kourovka Planet Search，簡稱 KPS）。他們透過尋找系外行星穿越恆星前方時造成的亮度下降來得知行星的存在，就像美國太空總署的刻卜勒（Kepler）和凌日系外行星巡天衛星（Transiting Exoplanet Survey Satellite）一樣，不過布達諾夫將目標鎖定在其它計劃未觀測的天區，也就是我們的銀河系盤面。

自2013年以來，本尼一直在他波士頓附近的家中協助KPS團隊進行後續觀察。而當布達諾夫到比利時列日大學（Université de Liège）時，本尼繼續進行這項計劃，現在這項計劃改稱為銀河系盤面系外行星調查計劃（Galactic Plane eXoplanet，簡稱 GPX），GPX觀測系統是由口徑十一吋的星特朗（Celestron）羅-阿克曼·施密特廣域測量望遠鏡（Rowe-Ackermann Schmidt Astrograph）和手指湖儀器（Finger Lakes Instrumentation，簡稱 FLI）公司的 ML16200 形號相機組成，並使用布達諾夫開發的增強型影像處理軟體。

為了在擠滿星星的銀河盤面進行搜尋，GPX捨棄廣視野而換取高解析度。GPX系統的解析度約為每像素二角秒，而刻卜勒和凌日系外行星巡天衛星的解析度則分別是每像素四角秒和二十角秒。本尼解釋說：「其它觀測計劃往往會避開銀河盤面，因為恆星太過擁擠使得他們在影像上往往融合在一起。」本尼繼續補充：「這種權衡也讓我們可以將注意力集中在十一至十五等的恆星上。試圖在影像中再捕捉一些其他人錯過的東西。」

他們的首次發現是在2015年，當時二人仍在測試原型庫魯夫卡設備。研究小組將望遠鏡對準大熊座附近一個隨機選擇的小區域，累積了一百一十五小時的觀測數據後，發現了正在遮掩母恆星星光的熱木星KPS-1b。KPS-1b在質量和半徑上與木星相似，大約每1.7天環繞他的母恆星（亮度13等）運行。有了前面的成功經驗，他們再利用改良的GPX裝置，並在2016年發現第二個掩星事件。GPX-1b是一個棕矮星，質量是木星的二十倍，環繞著一顆亮度十二等、質量略大於太陽的恆星。值得注意的是凌日系外行星巡天衛星曾拍攝過同一天區，然而因為GPX-1與一顆亮度九等的恆星相距不到一角分，這讓凌日系外行星巡天衛星錯過了這顆棕矮星。

他們目前的最新發現來自2018年收集的觀測數據：GPX-TF16E-48是一對總亮度十五等的雙星，包含一顆白矮星和一顆K型主序星，互繞周期約為7.1小時。由於從地球上看它們的軌道面與視線方向大致平行，恰好是一對食雙星，但由於亮度減弱時間僅十分鐘，因此很難發現。後續觀察發現，這顆白矮星可能正從伴星中吸出氣體，並可能在約九百萬年內變成一顆新星。

GPX展現了專業天文學家和業餘天文學家使用市售的觀測設備合作的潛力，甚至能發現世界一流的儀器也漏掉的天體。

【圖：保羅·本尼；文：節錄自台北市立天文科學教育館網頁；新聞訊息由林景明提供】