好消息!6行星系統被發現了!這是另一個太陽系?

2020-12-05 遨遊世界科學

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據消息稱,天文學家發現了一個六顆行星系統,它們彼此同步運行!

迄今為止,天文學家已證實3077個恆星系統中存在4152顆太陽系外行星。雖然這些發現大多涉及一顆行星,但有幾百個恆星系統被發現是多行星的。然而,包含六顆或更多行星的系統似乎更為罕見,迄今為止只發現了十幾個案例。

這是天文學家在使用索菲光譜儀觀察HD 158259後發現的。hd158259是一顆類似太陽的恆星,距離地球約88光年。結合正在過境的系外行星空間衛星(TESS)的最新數據,一個國際研究小組報告說,他們發現了一個六行星系統,其中所有的行星都處於近乎完美的排布中。

負責這一發現的國際小組由日內瓦大學(UNIGE)博士後研究員、瑞士行星研究所(Swiss plasters institute)成員、歐洲航天局(ESA)表徵系外行星衛星(CHEOPS)任務的研究員內森·哈拉博士領導。

在行星系統HD158259中,所有隨後的行星對都接近3:2共振:內行星完成大約三個軌道,外行星完成兩個軌道。

利用索菲天文臺,天文學家一直在對北半球的許多恆星進行速度測量,以確定它們是否有系外行星圍繞它們運行。這種方法被稱為徑向速度法(或都卜勒光譜法),包括測量恆星的光譜,看它是否在原地移動——這表明一個或多個行星的引力正在作用於它。

有趣的是,正是索菲的前任埃洛迪光譜儀(ELODIE spectrograph)在1995年發現了最早的系外行星之一——「熱木星」51peg b(Dimidium)。在對HD 158259進行了七年的研究之後,SOPHIE成功地獲得了高精度的徑向速度測量,揭示了六行星系統的存在。

這個系統由一個最裡面的大巖石行星(一個「超級地球」)和五個小氣態巨星(小海王星)組成,它們之間的間隔非常規則。正如大學天文學和科學教授、觀測項目協調員弗朗索瓦·布希在大學新聞稿中所解釋的那樣:

「由於獲得了大量的測量數據,以及儀器和我們的信號處理技術的顯著改進,這一特殊系統的發現成為可能。」

藝術家對51號行星佩加西b(貝勒羅芬)的印象,這是索菲發現的一顆熾熱的木星,圍繞著一顆距離地球約50光年的恆星運行。

這些行星的質量是地球的2倍(最裡面的「超級地球」)到6倍(小海王星)。這個系統也非常緊湊,六顆行星的軌道都離恆星很近,最外層距離太陽的距離只有水星的0.38倍。這使得行星很好地處於恆星的可居住區(HZ)內,這意味著沒有一顆行星的表面可能有水,也沒有足夠稠密的大氣來維持生命。

與此同時,苔絲監測了158259號硬碟的傳輸信號,苔絲讀數(結合徑向速度數據)使它們能夠進一步限制這顆行星(HD 158259 b)的性質。

她說:「苔絲的測量有力地支持了對這顆行星的探測,並允許估計它的半徑,這就帶來了關於這顆行星內部結構的非常有價值的信息。」。但如前所述,這個系統最令人印象深刻的特點是其規律性。基本上,系統中的行星有一個幾乎精確的3:2軌道共振!

這意味著,最裡面的行星每運行三個軌道,第二個行星將完成兩個軌道,而第三顆行星將完成大約兩個軌道。這個比率適用於這個系統中的所有六顆行星。然而共振,甚至是不完美的共振,都是天文學家感興趣的特點,因為它們如何為恆星系統的形成和演化提供線索。在天文學界,關於恆星系統是如何在一段時間內聚集和變化的,仍然存在著相當大的爭論。一個特別有爭議的問題是行星的形成是否接近其在系統中的最終位置,或者它們在形成後是否改變了軌道。

最近幾年,由於發現了像「熱木星」這樣的系外行星,後一種情況(被稱為行星遷移)越來越受到人們的關注,這使得許多天文學家質疑行星是否發生了「震蕩」。這個理論似乎可以解釋HD 158259星系中六顆行星的形成。大學天文學和科學教授史蒂芬·烏德利說:

「已知有幾個行星處於或接近共振狀態的緊湊系統,如TRAPPIST-1或克卜勒-80。據信,這樣的系統在向恆星遷移之前形成於遠離恆星的地方。在這種情況下,共振起著至關重要的作用。」

HD158259的行星接近3:2的共振,但並不完全在一個共振範圍內,這一事實表明它們過去曾被困在一個共振範圍內。然而,它們隨後會經歷同步遷移並遠離共振。據哈拉說,這並不是這個系統能告訴我們的全部。

「此外,當前3:2的周期比率偏離包含了大量信息,」他說。「一方面有了這些數值,另一方面有了潮汐效應模型,我們可以在未來的研究中限制行星的內部結構。總之,該系統的現狀為我們提供了一個形成該系統的窗口。」

我們對這個多行星系統和其他類似的系統了解得越多,我們就越能了解像我們這樣的恆星系統是如何形成的。關於行星系統的形成和演化的這些和其他問題的解決,將使我們更進一步地了解生命是如何產生的,或許還有尋找生命的線索!

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