天文学家发现附近的系外行星系统:有序与无序的奇异平衡

2021年01月27日 15:32 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

据外媒报道,天文学家发现了一个附近的系外行星系统,这些行星的轨道异常有序,但密度却无序。六颗行星中的五颗以一种罕见的有节奏的“舞蹈”绕着恒星旋转,这种舞蹈被称为“共振链”,而行星的类型比平常更加混乱。

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这个奇异系统中心的恒星被称为TOI-178,而行星则遵循TOI-178b到g的惯常命名惯例,该行星系统位于玉夫座。

这些行星是由一个国际天文学家小组利用CHOOPS卫星、甚大望远镜(VLT)和帕拉纳尔天文台发现的。为了找到它们,研究人员使用两种不同的方法研究了这颗恒星:一种方法是凌日法,即当系外行星从恒星前方经过时,恒星的视觉亮度会略微下降;另一种方法是径向速度,即恒星的光线光谱会因为行星引力的晃动而发生变化。

由此,研究人员发现,TOI-178系统包含6颗行星,大小约为地球的3倍,质量在1.5到30个地球之间。内侧的两颗是所谓的“超级地球”,而外侧的四颗则是迷你版的海王星。它们围绕恒星公转一周的时间在几天到几个月之间。

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仔细观察后,研究人员发现这些轨道比想象中的更诡异。五颗外行星被锁定在一个精确的共振链中,也就是说,它们每次完成精确的轨道数后,都会定期对齐。

从恒星开始,共振链的走向是18:9:6:4:3,是有史以来发现的最长的链子之一。这意味着,最外层的行星每绕三圈,下一个最外层的就完成了四圈,下一个内层的完成了六圈,接下来是九圈,而最内层的世界将绕恒星18圈。

这听起来似乎是一个不重要的巧合,但这种共振模式可以帮助天文学家推断出很多关于该系统的历史。例如,它表明,在它的早期并没有多少重大的碰撞,这会打乱微妙旋转的板块。“这个系统中的轨道非常有序,这告诉我们,这个系统自诞生以来,进化得相当温和,”该研究的共同作者Yann Alibert说。

但轨道中显示的顺序似乎并不适用于其他系统。在我们的太阳系中,行星或多或少是按密度整齐排列的--水星、金星、地球和火星这些密集的岩石世界离太阳最近,其次是密度小得多的气态和冰态巨行星木星、土星、天王星和海王星。大多数其他已知系统都遵循类似的模式,但TOI-178系统并非如此。

“似乎有一颗和地球一样密集的行星,紧挨着一颗密度只有海王星一半的行星,然后是一颗密度与海王星类似的行星,”该研究的作者Nathan Hara说。"这不是我们所习惯的。"

这些行星究竟是如何以这种杂乱无章的配置出现的,同时还保持着脆弱的轨道共振,这是一个谜团。这可能也会改变天文学家对行星系统如何随时间形成和发展的认识。

该研究发表在《天文学与天体物理学》杂志上。

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