天苑四

主序帶分類為K2的恆星

天苑四(ε Eri / ε Eridani) 是一顆主序帶上分類為K2的恆星。

詳細資料


星座波江座
視星等3.72
光譜型K2V
距離
10.5 ± 0.03 ly
(3.218 ± 0.009 pc)
絕對星等6.19
半徑0.84 R☉
亮度0.28 L☉
溫度5073±42 K
自轉11.1 days
年齡(0.5–1.0) × 10^9 年
天苑四
天苑四
在2006年,雖然由於背景噪音而沒有足夠的證據說服所有的行星獵人相信,但仍被懷疑有一顆行星環繞著這顆恆星運轉。如果真有這樣的一顆行星,它的軌道周期應該是2502天,與恆星的平均距離為3.4天文單位(5億5百萬公里)。迄2008年,天苑四是距離太陽最近的已知擁有行星的恆星。這顆恆星也有兩條小行星帶,一條在大約3天文單位的距離上,另一條在20天文單位,並且可能是受到尚未能確認的第二顆行星攝動的物質。它看起來也有柯伊伯帶,有比太陽附近更多物質密集的在軌道上環繞著,證實了對這顆恆星尚年輕的懷疑。
由於它是相對接近且與太陽相似的恆星,所以天苑四經常出現在科幻作品中。與它最接近的鄰居是距離5.22光年遠的魯坦726-8(鯨魚座 UV和鯨魚座 BL)。

性質

天苑四(左)與太陽(右)的相對大小比較。
天苑四(左)與太陽(右)的相對大小比較。
估計天苑四的質量是太陽質量的85%,半徑是太陽半徑的84% ,但是亮度只有太陽的28%。它是繼半人馬座α|半人馬座 αB]之後第二接近的光譜類型K型星。相較於太陽,這顆恆星擁有的原子序大於氦的元素比較少,在它的色球層中鐵的含量只有太陽的74%。
天苑四色球層的磁場活動比太陽活躍,在光球層的9%深度的範圍內發現的磁場強度是0.14 Tesla。整顆恆星的磁場活動是不規則的,但它可能有5年的周期性變化。假設恆星的半徑在這段時間內不會改變,則在活動程度上的變化相當於在溫度上有15 K的改變,這相當於0.014星等的變化。
磁場活動的轉動振幅顯示恆星赤道的自轉周期是11.10 ± 0.03 天,或是略短於太陽自轉周期的一半。恆星光度的變化是由於磁場的活動加上自轉的因素,被分類為天龍座BY變星。光度計的觀測證實天苑四的表面也像太陽一樣有微差轉動,因此自轉周期會隨著緯度改變,從10.8天至12..3天變化著。這顆恆星的轉軸傾角尚未確定,估計是在低的24°至高的72°之間。
高程度的色球活動、強烈的磁場和相較之下算是快速的自轉,都顯示這是一顆年輕的恆星。電腦模型給的估計年齡是7億至8億5千萬年,但實際的年齡可能低至5亦或高達10億年。但是,重元素的低丰度是一些老舊恆星的特徵,這種異常的現象可能是對流層輸送了一些氦和重元素到星球外層的光球層,產生了擴散過程造成的。
相對於太陽,天苑四的外層大氣看起來比太陽大和熱,這是它的恆星風比太陽強30倍造成大量質量損失造成的。恆星風在大約8,000 天文單位處形成星狀球,並且在距離恆星1,600 天文單位處造成弓形震波。以地球到這顆恆星的距離估計,星狀球的視角大約有42弧分,比我們滿月時的月球還要大。
天苑四空間速度的分量分別是U = −3, V = +7 and W = −20 公里/秒,在銀河系內以平均銀心距離8,800秒差距,離心率0.09的軌道上運轉著。在過去的數百萬年間,相信曾有三顆恆星交近天苑四至2秒差距的距離內。最近一次大約是在12,500年前與卡普坦星的遭遇,但這些遭遇都被認為對星周盤沒有影響。天苑四大約在105,000年前最接近太陽,當時的距離大約只有7光年。

行星

天苑四 b的軌道清空了塵埃帶中的一個區域
天苑四 b的軌道清空了塵埃帶中的一個區域
由於天苑四是距離最接近我們太陽的太陽型恆星,許多搜尋行星的企圖都被嘗試過了。但是因恆星本身高度的活動性和變化,使得平常發現行星最有效的徑向速度法很難奏效,恆星活動妨礙了行星的偵測。
已經證實有一個行星系統存在,並且確認其中的一顆行星。天苑四 b是類似木星的行星,以2,500天的周期,在3.39天文單位的軌道上運行著。天體測量和徑向速度的數據表明他是在一個非常高離心率(離心率為0.7)軌道上運行的系外行星。但是這個軌道與出現在3天文單位的小行星帶並不一致:如果離心率真的如此大,這顆行星將會穿越小行星帶,並且很快的清空它。還可能有一顆低質量的行星天苑四 c,在40天文單位的距離上,以低於0.3的離心率運行著。
沒有第3顆或更多木星等級的行星存在這個系統內。
RAND 協會在1964年的研究,史帝芬. R. 多爾的 適合人居住的行星,在22光年的距離內列出了14顆最可能有適居行星的恆星,而估計在天苑四周圍的軌道出現適居行星的機率只有3.3%。天苑四的適居帶展開在0.5至1.0天文單位之處,相當於地球到太陽的距離上。而當這顆恆星的年齡達到200億歲時,適居帶會擴張至0.6至1.4天文單位。然而,在鄰近適居帶的附近有一顆高橢圓軌道的大行星存在,會使適居帶內有軌道穩定的類地行星出現的機率降低。
在天苑四的外圍有一顆行星存在,會對附近有彗星體的塵埃環造成攝動的效應,使得其中有些天體會進入系統的內部,並且可能會掠過距離恆星不到1天文單位的任何一顆行星的軌道。因此,一顆類地行星可能會遭遇到類似地球在6億年前經歷的後期重轟炸時期的炮擊狀態。
因為天苑四有允許形成類地行星的性質,因此是被列在行星發現計劃中的一個目標。雖然這個系統不是列在已經被取消的類地行星發現者的主要候選者,但但它依然是NASA太空干涉測量任務中作為搜尋地球大小行星的目標之一。

塵埃環

使用詹姆士·克拉克·瑪克斯威望遠鏡的觀測顯示,在次微米波長的輻射延伸至距離恆星半徑35 角秒之處,輻射的尖峰出現在距離18角秒的地方,相當於距離恆星60天文單位的距離上,在30天文單位的距離上也有較低程度的輻射。這些輻射被解釋為來自類似太陽系的柯伊伯帶,這個帶狀與視線的方向大約有25度的傾斜角。
塵埃帶不對稱的結構也許可以解釋為受到行星攝動的影響,在塵埃帶中的叢集可能與被懷疑的行星軌道有正數周期的共振,舉例來說,當行星運轉三周時,塵埃帶的叢集可能正好運行了2周的3:2共振。電腦的摹擬,圓環的型態可以讓軌道離心率0.3的行星在5:3和3:2的軌道共振上捕獲塵埃帶的粒子。
塵埃帶內包含的塵埃量大約是我們太陽系附近塵埃的1,000倍,意味著可以比太陽系多形成1,000倍的彗星體。估計塵埃的總量6倍於月球質量,這些塵埃可能是彗星體碰撞產生的,範圍在10至30公里直徑的總質量達到地球質量的5至9倍,這與柯伊伯帶估計有10被地球質量非常相似。
在距離恆星35天文單位處的塵埃幾乎是耗盡的空,這或許意味著這個系統已經有行星形成,因此清空了這個區域的塵埃。這與目前被接受的內太陽系的模型是一致的,因此可能有類地行星環繞著這顆恆星。
在2008年10月27日,NASA的史匹哲太空望遠鏡的觀測顯示與揭露確實有兩條小行星帶環繞著,並且其中有一條是系外黃道塵。有一條的位置與我們太陽系的相同;第二條,較密集的,與小行星帶的群聚很類似,位於第一條和彗星代的中間。小行星帶的出現暗示天苑四另外還有行星。