擁有多顆太陽的系外行星可能具有奇特的軌道

一項新的研究表明,“熱木星”,即圍繞恆星非常近的氣態巨行星,可能擁有動盪的早期歷史

科學家表示,系外行星系統擁有的恆星越多,這些行星就越有可能以奇特的傾斜角度繞恆星執行。

這項基於11月14日公佈的研究的發現表明,即使是地球自身的太陽也可能在其早期發展階段擁有一顆伴星。

近年來,天文學家已經探測到數百顆系外行星——圍繞遙遠恆星執行的世界。其中許多是“熱木星”——像木星或土星這樣的氣態巨行星,但它們比水星更靠近它們的恆星。


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研究人員曾認為,熱木星是巨行星被氣體和塵埃組成的行星盤拖拽向恆星內部而產生的。然而,最近一項令人驚訝的發現對這一觀點產生了懷疑,該發現表明,很大一部分熱木星的軌道相對於其恆星的自轉是傾斜的。

恆星都像地球一樣自轉,並且它們的世界通常與這種自轉對齊——它們圍繞恆星的赤道執行,並以相同的方向旋轉。然而,有時系外行星的軌道是錯位的,它們圍繞恆星的角度略微甚至很大。一些系外行星的軌道傾斜程度如此之大,以至於實際上是向後的——它們以逆行軌道運動,方向與恆星的自轉方向完全相反。

科學家們曾認為,如果熱木星是被行星盤拖拽向它們的恆星,那麼它們最終都將位於圍繞恆星赤道的相對正常的軌道上。然而,天文學家最近發現,高達 25% 到 50% 的這些行星實際上可能具有錯位的軌道

哈佛-史密森天體物理學中心的天體物理學家、研究作者康斯坦丁·巴蒂金說:“這種錯位似乎指向了熱木星更為動盪、更劇烈的演化路徑。”

例如,也許是系外行星之間的引力拉鋸戰將一些行星拋向了它們的恆星內部。然而,似乎不太可能這種過程是造成所有這些錯位行星的原因。

巴蒂金說:“一個粗糙且過度簡化的類比是拿起機關槍,向所有可能的方向射擊,並且大約有百分之一的時間擊中正確的目標。” “當然不是不可能,但似乎不太可能。”

現在巴蒂金髮現,如果這些系統各自擁有多顆恆星,行星盤確實可以產生這種傾斜的軌道。[照片:發現擁有雙太陽的系外行星]

雖然太陽系只有一顆太陽,但像地球太陽這樣的大多數恆星都是雙星——兩顆恆星成對互相繞軌道執行。天文學家越來越多地發現擁有雙太陽的行星系統(就像盧克·天行者在《星球大戰》中的虛構家園塔圖因一樣)。宇宙中還有許多三星系統,其中至少有一個已知存在行星,並且一個系統擁有的恆星數量甚至可以攀升至七顆。

透過計算機建模,巴蒂金髮現,雙星對行星盤施加的複雜引力系統會充分擾亂行星盤,從而使其錯位。他補充說,一個系統擁有的恆星越多,其行星軌道就越有可能傾斜。

巴蒂金補充說,這個想法並不要求一個系統在數十億年內都擁有多顆恆星。

他說:“人們普遍認為,85% 到 100% 的恆星是以多重星系形式形成的。” 很多時候,恆星會在它們生命的前 100 萬到 1000 萬年內從這些系統中被剝離。

巴蒂金指出,太陽系行星的軌道平面與太陽的赤道平面錯開了 7 度。鑑於這種傾斜,“我認為可以肯定地說,太陽系屬於錯位類別。” 換句話說,太陽可能在其早期歷史上曾經擁有一顆伴星。

未來的研究可以分析關於行星、它們的恆星和行星盤之間相互作用的其他細節。巴蒂金說:“例如,應該更仔細地研究行星盤和宿主恆星之間的磁耦合。”

巴蒂金在 11 月 15 日出版的《自然》雜誌上詳細介紹了他的發現。

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Charles Q. Choi is a frequent contributor to 大眾科學. His work has also appeared in The New York Times, Science, Nature, Wired, and LiveScience, among others. In his spare time, he has traveled to all seven continents.

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