45度傾斜運行 系外行星軌道異常

李洗塵

【正見新聞網2013年10月26日】

天文學家說,他們發現了一個奇怪的恆星系統,其中兩顆行星的運行軌道偏離正常軌道平面達45度之多,但行星卻能正常運行。

NBC新聞網報導,出現這種情況,可能是因為這兩個發生偏離的軌道彼此協調。此外,在離母星更遠的地方,有一個更大的天體,它對這兩顆行星也產生了影響。

《科學》期刊近日報導了恆星克卜勒- 56(Kepler-56)周圍出現的這種奇怪情況。美國宇航局的克卜勒太空望遠鏡,連續幾年來監測了15萬顆恆星,而克卜勒- 56是其中的一顆。雖然克卜勒探測器現在停止了工作,但在這項花費60億美元項目中的科學家們,還在鑽研目前為止收集到的數據。

通過觀測行星掠過恆星前方時恆星亮度減少的程度,克卜勒望遠鏡可以觀察遙遠的恆星系統。該望遠鏡還可以通過星震學的技術研究恆星本身的結構。

距離地球約3,000光年的克卜勒-56,體積是我們太陽的四倍以上,比太陽重30% 。克卜勒望遠鏡發現,它有兩顆體積很大的行星,應該是巨型氣體行星。兩顆行星繞母星旋轉一週的時間分別歷時10.5個和21個地球日。天文觀察表明,母星旋轉軸和這兩顆行星的軌道平面呈45度傾斜角。

這是很奇怪的現象。一般來說,由氣體和塵埃構成的行星,其運行軌道和母星的赤道在同一平面上。當然,有一些行星系統是很古怪的,例如,繪架座β系統似乎有一種扭曲的小行星軌道,而埃普西隆仙女座的行星軌道互相呈30度夾角。人們認為,擁有“熱木星”(一顆系外行星,它們的質量接近或超過木星,且距離母星很近)的行星系統最可能出現傾斜的軌道。

但目前為止,還沒有在克卜勒- 56系統中發現熱木星。進行觀測的研究人員說,他們還從來沒有看到過這樣一個傾斜的行星系統。該論文主要作者、美國宇航局艾姆斯研究中心的丹尼爾•胡伯(Daniel Huber)稱:“這是一個巨大的驚喜。”

胡伯和他的同事們還運用了另一種被稱為徑向速度的行星探測技術,對克卜勒-56系統的照片進行解釋。他們使用位於夏威夷,長達10米的凱克望遠鏡觀測後發現,在該系統中,還有第三個天體在更大的軌道上繞母星旋轉。克卜勒星震學研究的領導者、愛荷華州立大學的物理學家史蒂夫•卡瓦略(Steve Kawaler)表示,那個天體產生的引力,穩定著軌道接近母星的兩顆行星。

卡瓦略在愛荷華州立大學的新聞發布會上解釋說:“這個天體對那兩顆行星造成持續的影響,把它們牽拉到現在的傾斜軌道上”。

另一個穩定因素是,這兩顆行星自身的軌道網絡。其中一顆行星完成繞母星一週的時間幾乎是另一顆行星的兩倍。這種協調的關係被稱為1:2共振,它使兩顆行星能夠以這種方式運行。在我們的太陽系中,冥王星和海王星都共同存在了這麼久,是因為有類似的共振(2:3) 。

進一步觀察將發現,這個相距遙遠的天體是行星、恆星,還是褐矮星(消亡的恆星)。如果它是一顆行星,這意味著靠近母星的兩顆行星是在形成後發生了錯位。如果它是一顆褐矮星或一顆恆星,這意味著在行星形成前,克卜勒-56的軌道已經發生了扭曲。

卡瓦略說:“我們對太陽系外行星系統的架構細節有了一個新的認識水平。 這些研究使我們對一個遙遠的系統有了詳細的了解。同時,之前我們對於這些太陽系外的恆星系統結構的認識,也能通過這個研究進行一次全新的關鍵的驗證。”

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