天文學家發現附近的系外行星系統:有序與無序的奇異平衡

據外媒報道,天文學家發現了一個附近的系外行星系統,這些行星的軌道異常有序,但密度卻無序。六顆行星中的五顆以一種罕見的有節奏的「舞蹈」繞着恆星旋轉,這種舞蹈被稱為「共振鏈」,而行星的類型比平常更加混亂。

天文學家發現附近的系外行星系統:有序與無序的奇異平衡

這個奇異系統中心的恆星被稱為TOI-178,而行星則遵循TOI-178b到g的慣常命名慣例,該行星系統位於玉夫座。

這些行星是由一個國際天文學家小組利用CHOOPS衛星、甚大望遠鏡(VLT)和帕拉納爾天文台發現的。為了找到它們,研究人員使用兩種不同的方法研究了這顆恆星:一種方法是凌日法,即當系外行星從恆星前方經過時,恆星的視覺亮度會略微下降;另一種方法是徑向速度,即恆星的光線光譜會因為行星引力的晃動而發生變化。

由此,研究人員發現,TOI-178系統包含6顆行星,大小約為地球的3倍,質量在1.5到30個地球之間。內側的兩顆是所謂的「超級地球」,而外側的四顆則是迷你版的海王星。它們圍繞恆星公轉一周的時間在幾天到幾個月之間。

天文學家發現附近的系外行星系統:有序與無序的奇異平衡

仔細觀察後,研究人員發現這些軌道比想象中的更詭異。五顆外行星被鎖定在一個精確的共振鏈中,也就是說,它們每次完成精確的軌道數後,都會定期對齊。

從恆星開始,共振鏈的走向是18:9:6:4:3,是有史以來發現的最長的鏈子之一。這意味着,最外層的行星每繞三圈,下一個最外層的就完成了四圈,下一個內層的完成了六圈,接下來是九圈,而最內層的世界將繞恆星18圈。

這聽起來似乎是一個不重要的巧合,但這種共振模式可以幫助天文學家推斷出很多關於該系統的歷史。例如,它表明,在它的早期並沒有多少重大的碰撞,這會打亂微妙旋轉的板塊。「這個系統中的軌道非常有序,這告訴我們,這個系統自誕生以來,進化得相當溫和,」該研究的共同作者Yann Alibert說。

但軌道中顯示的順序似乎並不適用於其他系統。在我們的太陽系中,行星或多或少是按密度整齊排列的–水星、金星、地球和火星這些密集的岩石世界離太陽最近,其次是密度小得多的氣態和冰態巨行星木星、土星、天王星和海王星。大多數其他已知系統都遵循類似的模式,但TOI-178系統並非如此。

「似乎有一顆和地球一樣密集的行星,緊挨着一顆密度只有海王星一半的行星,然後是一顆密度與海王星類似的行星,」該研究的作者Nathan Hara說。”這不是我們所習慣的。”

這些行星究竟是如何以這種雜亂無章的配置出現的,同時還保持着脆弱的軌道共振,這是一個謎團。這可能也會改變天文學家對行星系統如何隨時間形成和發展的認識。

該研究發表在《天文學與天體物理學》雜志上。

來源:cnBeta