質量是木星的11倍，公轉周期1.5萬年，這樣的行星第一次見

2020-12-17 姿勢分子knowledge

在已經發現的4000多顆系外行星中，科學家們發現了許多的「奇葩」。這些系外行星五花八門，經常令科學家們驚呼「好傢夥」。

在以往的文章中，我們多次介紹過那些距離宿主恆星非常近的系外行星。它們有的距離宿主恆星只有幾百萬公裡，公轉周期甚至不足24小時，表面溫度也可以高達數千攝氏度。它們不僅刷新了科學家對行星及其形成模型的認知，還讓很多人以為系外行星都是這樣的。

實際上，對於目前的人類來說，由於觀測能力的限制，更多的是通過系外行星對宿主恆星產生的幹擾來發現這些天體。這就要求系外行星相對比較靠近宿主恆星，才能產生明顯的效應被我觀測到，以至於那些軌道比較小的系外行星更容易被發現。

最近，科學家們終於找到了一顆距離宿主恆星非常遙遠的系外行星。它和宿主恆星如此之遠，以至於要花掉整整15000年，才能公轉一圈！這也是科學家們第一次發現軌道半長軸如此驚人的行星。

這顆系外行星的名字叫做HD 106906 b，是一顆非常巨大的氣體行星。根據科學家的觀測，HD 106906 b的質量大約是木星的11倍，相當於地球的3500倍！雖然科學家們已經發現過許多比木星更大的行星，但是大到這個程度還是令人非常驚訝的。

（圖片說明：HD 106906 b和木星的對比）

看起來，形成它的原始星雲應該是「營養」比較充足的，因為它圍繞的不是一顆恆星，而是一組雙星。這對雙星的名字是HD 106906，形成於大約1500萬年前，非常年輕。它們都是黃白色的主序前星，溫度比太陽略高一點，在距離我們336光年的位置上彼此以100天的周期相互公轉。

其中，最引人注目的一點，就是HD 106906 b的軌道。研究表明，它的軌道極大，距離兩顆宿主恆星有大約700個天文單位，也就是1050億公裡！這個距離相當恐怖，要知道，即使是冥王星，距離太陽也不過是39個天文單位。正是由於距離如此之遠，HD 106906 b的公轉周期也長得驚人，需要花費整整15000年才能完成一圈！

既然我們上面提到軌道比較小的系外行星更容易被發現，那麼為何HD 106906 b距離宿主恆星如此之遠，還能夠被我們發現呢？

直接成像法

這是因為，科學家用了另外一種方法來發現它，那就是直接成像法。

通常來說，系外行星距離宿主恆星太近，是不容易直接成像的，因為宿主恆星的耀眼光芒會將其淹沒，就像我們白天時也不可能在太陽旁邊發現水星和金星一樣。因此，HD 106906 b的遙遠距離，反而為直接成像提供了機會。

你可能會問：行星自己不發光，只能反射恆星的光。距離宿主恆星如此之遠，它應該極其黯淡才對，為何還是能被我們發現？

（圖片說明：HD 106906 b的直接成像圖）

這是因為，它和它的宿主恆星一樣，都是剛剛出生的。在吸積的過程中，物質下落會產生大量的熱量，而這一千多萬年的時間不足以將這些熱量散去，因此雖然距離宿主恆星極其遙遠，但HD 106906 b的表面溫度仍然達到了1500℃，這樣的溫度所產生的亮度為我們直接成像提供了絕佳的機會。

軌道難題

凡事都有利弊，這樣遠的距離也給科學家們帶來了一些難題，包括對它軌道距離的計算，也是困難重重。為此，科學家們不得不追溯到了哈勃太空望遠鏡在14年前獲取的觀測數據，最終找到了HD 106906 b在距離宿主恆星大約737個天文單位時公轉位置的數據。

即便如此，14年和它的公轉周期相比也只是一瞬間，因此它的位置也只能發生一點點微弱的變化。不過，科學家們還是得到了1.5萬年的初步結果。

公轉周期只是HD 106906 b眾多特別之處的一個，它的軌道還有一點非常值得注意，那就是驚人的傾角。我們知道，太陽系內的行星軌道雖然有所差別，但基本上都位於一個平面上。而HD 106906 b則不同，它的軌道和未來可能形成其他行星的碎片盤夾角非常大。也就是說，乍看之下，它似乎有點不像是這個系統中的行星。

關於這個現象的成因，科學家們提出了2種相反的猜測：

（圖片說明：HD 106906 b的軌道示意圖）

  1. HD 106906 b原本是一顆流浪行星，後來被這個系統俘獲成為了雙星的行星，因此出現了偏離比較遠的軌道傾角。但是從溫度上看，它確實是一顆剛形成不久的行星，如果只是一顆流浪行星，那也太巧了；
  2. 它確實是形成於這個系統中的，剛開始形成的時候，圓盤中的阻力會導致它不斷靠近宿主恆星。後來，系統中的雙恆星產生的引力效果將它踢了出去，並且產生了較大的軌道傾角。這個過程原本可能導致它脫離系統，好在恰巧附近有另一顆恆星路過，幫助它穩定了軌道，科學家們更相信這種猜測。

目前來說，科學家們還需要更多觀測結果來印證這些猜測。加州大學伯克利分校的天文學家Paul Kalas形容說：「這就好像看見了一場車禍的現場，而你需要重現發生過什麼事情一樣……這就是天文偵探工作，獲取我們所需的證據，然後聯想這裡可能發生的故事情節。」

對太陽系的啟示

儘管HD 106906 b看起來如此特殊，它對我們理解太陽系仍然有重要的意義。

長期以來，科學家們一直在尋找太陽系第九大行星的證據。根據柯伊伯帶天體的運行規律，科學家推測這顆行星可能位於300-700個天文單位以外，質量是地球的5-10倍。

而在發現了HD 106906 b離奇的軌道傾角後，科學家們也意識到我們不一定非要在黃道面附近尋找這顆隱匿的行星，或許應該更加擴大範圍來進行搜索。如果真的存在第九顆行星，並且它的確擁有類似的巨大軌道傾角，那麼它很可能也是在太陽系早期通過相似的途徑發生軌道偏離的。

在此之前，我們只能儘量對HD 106906 b進行研究，希望能夠給尋找第九顆行星提供更多的借鑑。不過，考慮到HD 106906 b漫長的公轉周期，我們能夠獲取的信息恐怕也會比較少。前路漫漫，科學家們仍需努力……

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