怪異星系的行星形成盤像摩天輪一樣垂直

軌道偏離的行星可能比之前認為的更常見

一顆嵌入在恆星系統 HD 98800 的原行星盤中的行星可能會擁有這幅引人注目的圓盤和雙星景象。

通常,行星形成盤的物質圍繞恆星的赤道軌道執行,但現在科學家們發現,這些環可能會發生戲劇性的偏離,轉而環繞恆星的兩極。

這項新研究表明,世界可能存在於雙星周圍的極地軌道上,這可能會導致與地球截然不同的季節。

恆星誕生於氣體和塵埃雲中。每顆恆星的引力將這些物質吸入圍繞其旋轉的軌道。雖然這片雲團的團塊最初以隨機方向和隨機速度移動,但隨著雲團坍縮,團塊碰撞併合並。隨著時間的推移,結果是一個扁平的圓盤,稱為原行星盤,它通常以與其恆星相同的方向旋轉並環繞恆星的赤道。從這樣的圓盤中出現的行星也通常圍繞恆星的赤道執行,我們的太陽系世界就是這種情況。[行星誕生的秘密在驚人的 ALMA 射電望遠鏡影像中揭示]


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先前的研究發現,幾乎所有年輕恆星最初都被原行星盤包圍。英格蘭華威大學的天文學家、主要研究作者格蘭特·肯尼迪說,在圍繞單星的原行星盤的情況下,至少有三分之一繼續形成行星。

然而,計算機模擬先前表明,在原行星盤形成後,它們收集的任何額外物質都可能使它們偏離軌道。這可以解釋為什麼天文學家探測到軌道相對彎曲的系外行星圍繞恆星執行。

肯尼迪和他的同事專注於所謂的環雙星行星,這些行星圍繞雙星執行。科學家們懷疑,圍繞雙星執行的行星可能會錯位——這些世界可能不是在恆星彼此軌道執行的同一平面內圍繞恆星執行,而是可能圍繞它們的兩極執行。

現在,肯尼迪和他的同事們探測到了第一個錯位的環雙星原行星盤的例子。“這是大自然設法比我們預期的更具創造力的例子之一,”肯尼迪告訴 Space.com。

科學家們專注於四星系統 HD 98800,它位於距離地球約 146 光年處。澳大利亞莫納什大學的研究合著者丹尼爾·普萊斯在一份宣告中說:“如果行星在這裡誕生,那麼天空中將有四顆太陽。”

天文學家使用阿塔卡瑪大型毫米/亞毫米波陣列 (ALMA),這是智利的一個巨型射電天文臺,拍攝了四顆恆星中兩顆周圍的原行星盤的高解析度影像。這個環的直徑與太陽系的 asteroid 帶大致相同。(另外兩顆恆星位於圓盤之外;這兩對恆星彼此軌道執行。)

先前的研究證實了這些雙星彼此軌道執行的方式。新的研究表明,這些恆星周圍的原行星盤基本上圍繞它們的兩極軌道執行,就像中心有一個旋轉木馬的摩天輪一樣。

“我實際上並沒有期望這些資料會揭示極地配置,”肯尼迪說。“基於先前的結果,我做出了所有這些關於複雜扭曲結構的預測,但事實證明它們完全錯誤。最終結果要簡單得多,也更引人注目。”

肯尼迪說,這些新發現表明,極地配置中的環雙星行星可能比通常認為的更常見。“圓盤存在,那麼為什麼行星不應該存在呢?”他說。

科學家指出,如果一顆行星從新發現的原行星盤中演化出來,那麼從這個世界的表面來看,該圓盤將類似於一條厚厚的帶子,幾乎從地平線上直立升起。行星軌道執行的雙星似乎會在圓盤平面中進出,有時會在世界表面上的物體上投下兩個陰影。[2018 年發現的最迷人的系外行星]

肯尼迪說,這樣的行星也可能經歷不尋常的季節。“對於地球來說,季節的發生是由於地球軸的傾斜,”他解釋說。這導致每個半球每天獲得的日照量在一年中增加或減少,這會影響它們的冷熱程度,他說。

對於可能在 HD 98800 中演化的任何行星,軸向傾斜並不是季節性變化的唯一潛在因素。“恆星也會隨著它們彼此軌道執行時改變它們在天空中的高度,”肯尼迪說。根據季節,“有時白天會有兩顆太陽,有時會有一顆。”

科學家們在今天的《自然天文學》雜誌上線上詳細介紹了他們的發現(1 月 14 日)。

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