懂的進!科學家首次在宇宙中發現繞雙星原行星盤排列錯誤!

2020-12-03 遨遊世界科學

眾所周知,恆星誕生於由氣體和塵埃組成的星雲中。每顆恆星的引力將這些物質吸引到它周圍的螺旋軌道中。儘管這些雲團開始以隨機速度向隨機方向移動,但隨著雲的坍縮,這些雲團發生碰撞並合併。隨著時間的推移,形成了一個被稱為原行星盤的扁平圓盤,它通常與恆星的旋轉方向相同,環繞著恆星的赤道。從這樣一個圓盤中出現的行星通常也圍繞著恆星的赤道運行,就像我們太陽系的行星一樣。

在早前的研究發現,幾乎所有的年輕恆星最初都被原行星盤所包圍。來自英國華威大學的天文學家格蘭特甘迺迪說,單顆恆星周圍的原行星盤至少有三分之一會形成行星。構成行星的圓盤通常圍繞著恆星的赤道旋轉,但現在科學家們發現,這樣的圓環可能會發生劇烈的偏離,轉而環繞恆星的兩極。這項新的研究表明,世界可能存在著圍繞著成對恆星的極軌道,這可能導致季節與地球非常不同。

並且,先前的計算機模擬表明,在原行星盤形成之後,它們所收集的任何額外的物質都會使它們失去平衡。這可以解釋為什麼天文學家發現了繞恆星運行軌道相對彎曲的系外行星。

甘迺迪和他的同事專注於所謂的環繞雙星的行星,它圍繞雙星運行。科學家們曾懷疑,圍繞雙星運行的行星可能會偏離軌道——這些行星可能會圍繞它們的兩極運行,而不是在恆星相互圍繞的同一平面上運行。現在,甘迺迪和他的同事們發現了第一個繞雙星原行星盤排列錯誤的例子。甘迺迪稱,這是大自然比我們想像中更有創造力的例子之一。」

科學家們利用位於智利的大型射電天文臺阿塔卡馬大毫米/亞毫米陣列(ALMA)捕捉到了距地球146光年的四顆恆星系統HD 98800。這個環的直徑和太陽系小行星帶的直徑差不多。另外兩顆星在圓盤的外面,這兩對恆星彼此繞軌道運行。先前的研究證實了這些雙星相互環繞的方式。這項新的研究揭示了圍繞這些恆星的原行星盤實際上是圍繞著它們的兩極旋轉的,就像一個以旋轉木馬為中心的摩天輪。

甘迺迪說:「我實際上並沒有期望這些數據能揭示兩極的結構。」「基於之前的結果,我對複雜的翹曲結構做了所有這些預測,但結果完全錯了。」最終的結果要簡單得多,也更有說服力。

在恆星系統HD 98800的原行星盤中嵌入的一顆行星所得到這張行星盤和這對恆星的驚人照片。

甘迺迪說,這些新發現表明,以極構型圍繞雙星運行的行星可能比人們通常認為的更為常見。他說:「圓盤是存在的,那麼行星為什麼不存在呢?」科學家們指出,如果有一顆行星是由新發現的原行星盤形成的,那麼從這個世界的表面來看,這個盤就像一條幾乎筆直地從地平線上升起的粗帶。環繞地球運行的這對恆星似乎會在圓盤的平面上進進出出,使得地球表面的物體有時會出現兩個陰影。

甘迺迪說,這樣的行星也可能經歷不同尋常的季節。他解釋說:「對地球來說,季節的變化是因為地軸的傾斜。」他說,這導致了在一年的時間裡,每個半球每天吸收的日光量的增加或減少,這影響了它們的溫暖程度或寒冷程度。

對於任何可能在HD 98800中進化的行星,軸向傾斜不是潛在的季節變化的唯一因素。甘迺迪說:「當這些恆星圍繞彼此運行時,它們在天空中的高度也會發生變化。」根據季節的不同,「有時一天會有兩個太陽,有時一個。」澳大利亞莫納什大學的丹尼爾·普萊斯稱,如果行星在這裡誕生,我們可以看到天空中會有四個太陽。

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