天上有2個太陽?這顆系外行星環繞雙恆星運行,運行軌道「錯位」

2021-01-09 科學講

文:科學醬

在神話故事中,有「后羿射日」的典故,主要說的是天上出現了10個太陽,在這麼多太陽的炙烤下,大地出現了嚴重的乾旱。隨後後裔將其中9個太陽射了下來,剩下一個太陽。由於這是神話故事,所以我們也不知道,如果天上真的出現多個太陽時,我們地球會怎樣。雖然在我們太陽系內,只有一個太陽,但是在宇宙深處,確實存在一些多個太陽的情況,即在某些星球上,我們可以看到多個太陽。

多星系統普遍存在

太陽,即恆星,如果在一個恆星系中出現多個恆星,意味著會存在多個太陽。耶拿大學天體物理研究所和大學天文臺的研究表明,在我們銀河系內,存在很多個多星系統,目前我們已經發現距離我們大約1600光年的範圍內,存在200多個多星系統。如果站在這些系外行星上,我們將會看到2個或者更多的「太陽」。如距離我們地球大約22.5光年遠的系外行星LTT 1445Ab,其環繞一個名為LTT 1445的三星系統運行,在這個恆星系中,有3顆紅矮星,所以在這顆系外行星LTT 1445Ab上,我們可以看到3個太陽。

對於我們太陽系內的八大行星來說,主要是環繞太陽運行,所以運行軌道也是相對簡單,大致是一個橢圓形的運行軌道。不過,在那些多星系統中,系外行星的運行軌道會怎麼簡單嗎?我們也知道,在多體系統中,天體的數量越多,運行的情況可能會更加複雜,所以類似三體的問題也是很難解釋。

多星系統的運行情況更加複雜嗎?

據2020年4月11日的一則科學新聞消息,美國美國國家射電天文臺(NRAO)的一項新研究報告指出,如果一顆系外行星環繞多顆恆星運行,它的運行軌道可能會偏離主軌道平面的偏心軌道,即可能「錯位」了。在研究中,研究人員使用智利的ALMA(阿塔卡馬大毫米/亞毫米陣列)對宇宙中雙星系統周圍的19個原行星盤進行了長時間的觀測。其中就包括對一顆名為克卜勒16b的系外行星進行了觀測,這顆系外行星是在2011年發現的,是首顆已知的環繞多星系統運行的系外行星,所以對這一顆行星進行觀測,有助於我們認識這些多星系統的運行情況。

當然,我們目前對宇宙的認識非常少,已知的多星系統也是比較少的。從克卜勒天文望遠鏡收集到的數據中,我們可以知道,在多星系統中存在系外行星的比例較低,大約只有三分之一的多星系統會有系外行星,其它三分之二的多星系統只是有兩個或者更多的恆星相伴。所以,我們現在雖然發現了克卜勒16b系外行星的運行軌道偏離主軌道平面,運行情況也相對複雜,但是不能因此而說明,三元系統比二元系統的運行情況更加複雜。畢竟研究對象數量較少,沒有足夠的普遍性。

這些多星系統一般有什麼特點

前文說到,大部分(三分之二)的多星系統中,不存在系外行星,而是有兩個或者兩個以上的恆星相伴。那在這些多星系統中,這些恆星有什麼特點呢?一般情況下,主恆星的尺寸(質量)相對較大,伴星的尺寸相對較小,最大的恆星質量大約相當於我們太陽質量的1.4倍,最小的恆星質量大約僅相當於太陽質量的8%。

這些多星系統中,兩個恆星的距離也是非常遙遠,最近的兩顆恆星距離大約在20 個天文單位內(即大約相當於太陽與天王星的距離),有一些多星系統中,兩顆恆星的距離會比較遠,可能超過9000 個天文單位,即相當於地球與太陽距離的9000倍上下,確實是非常遠的。

太陽系,是失敗的多星系統?

細心的朋友可能會發現,在我們太陽系中,雖然只有一個太陽,但是有一顆質量非常大的氣態行星,主要成分比例和太陽的比例也是差不多,那就是木星。雖然兩者成分相似,但是質量差別非常大,木星的質量大約是太陽質量的千分之一。木星之所以沒能成為一顆恆星,就是因為它的質量不夠大,需要達到75倍的木星質量,木星才能使氫穩定地融合成為一顆恆星,即成為一個太陽。如果木星成為一個太陽,或許意味著在我們太陽系內,會存在2個太陽,即可能會成為一個雙星系統。從木星沒能成為恆星的情況來看,我們太陽系是一個失敗的雙星系統嗎?

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