天體和諧確定系外行星 TRAPPIST-1 h 的軌道

軌道共振揭示這顆地球大小的世界每 19 天繞其恆星執行一週

TRAPPIST-1 系統中所有七顆地球大小的行星的軌道現已為人所知。

天文學家已經確定了 TRAPPIST-1h 的路徑,它是該系統中最外層的行星,發現這個世界僅用略少於 19 個地球日的時間即可完成繞其又小又暗的主恆星一週的執行。

研究團隊成員表示,新的結果表明 TRAPPIST-1h 太過寒冷,無法孕育我們所知的生命,並且證實所有七個 TRAPPIST-1 世界都以某種引力鎖步的方式繞其恆星執行。[系外行星之旅:認識 TRAPPIST-1 的 7 顆地球大小的行星]


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美國宇航局科學任務理事會副局長托馬斯·祖布臣在華盛頓特區總部的一份宣告中說:“我們正在瞭解更多關於其他地方的這個行星系統的資訊,特別是關於行星 h 的資訊,這令人難以置信地興奮,直到現在我們才掌握關於它的資訊。”

祖布臣補充說:“這一發現很好地例證了科學界如何釋放我們不同任務的互補資料的力量,從而取得如此引人入勝的發現。”

TRAPPIST-1 是一顆昏暗的矮星,質量僅為太陽的 8%,距離地球約 40 光年。 2016 年 5 月,天文學家使用位於智利的 TRAPPIST(凌星行星和小行星小望遠鏡)儀器宣佈在該系統中發現了三顆大致地球大小的行星。 隨著 美國宇航局斯皮策太空望遠鏡、TRAPPIST 和其他地面望遠鏡的進一步觀測,這個數字躍升至七顆。

這七個世界中的三個似乎在 TRAPPIST-1 的“宜居帶”中執行,這意味著它們可能在其表面上能夠存在液態水,進而存在我們所知的生命。

儘管進行了這樣的工作,天文學家仍然無法確定 TRAPPIST-1h 的路徑。 但是他們注意到系統中其他六顆行星處於“軌道共振”狀態。 也就是說,這些世界相互拉扯進入穩定的軌道,其週期透過兩個小整數的比率相互關聯。

同樣,木星的衛星木衛一、木衛二和木衛三也處於軌道共振狀態:木衛三圍繞木星每完成一圈,木衛二就完成兩圈軌道,木衛一完成四圈軌道。 TRAPPIST-1 共振要複雜得多,但它們遵循相同的原理。

這六顆行星彼此之間的關係使研究團隊提出了 TRAPPIST-1h 的六種可能的共振軌道。 各種觀測排除了六種中的五種,但第六種已透過 美國宇航局開普勒太空望遠鏡從 2016 年 12 月到今年 3 月進行的觀測得到證實,科學家們在週一(5 月 22 日)發表在期刊 《自然·天文學》上的新研究中宣佈。

主要作者羅德里戈·盧格是華盛頓大學西雅圖分校的博士生,他在同一份宣告中說:“共振結構絕非巧合,它指向了一個有趣的動力學歷史,在這個歷史中,行星很可能以鎖步方式向內遷移。” “這使得該系統成為行星形成和遷移理論的絕佳試驗場。”

TRAPPIST-1 保持著在軌道共振中發現最多行星的記錄。 第二名是系外行星系統開普勒-80 和開普勒-223 並列,每個系統已知都擁有四個共振世界。

美國宇航局官員表示,TRAPPIST-1h 從其恆星接收到的能量與矮行星穀神星(火星和木星之間主小行星帶中最大的天體)從地球太陽接收到的能量大致相同。 因此,TRAPPIST-1h 很可能是一個寒冷的世界,無法孕育類地生命,他們補充道。

但這可能並非總是如此。 據認為,恆星 TRAPPIST-1 的年齡在 30 億到 80 億年之間。 盧格說,它在年輕時可能要亮得多,或許足夠明亮,足以使 TRAPPIST-1 在遠古時代數億年內適宜居住。

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Mike Wall has been writing for Space.com since 2010. His book about the search for alien life, “Out There,” was published on Nov. 13, 2018. Before becoming a science writer, Michael worked as a herpetologist and wildlife biologist. He has a Ph.D. in evolutionary biology from the University of Sydney, Australia, a bachelor’s degree from the University of Arizona, and a graduate certificate in science writing from the University of California, Santa Cruz.

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