100光年外6行星机械般精准同步运行，研究者：很难想像是自然物

这个星系中所有行星的运行都保持着精准的同步。

Thibaut Roger / NCCR PlanetS

芝加哥大学天文学家Rafael Luque率领一众学者在NASA“苔丝（TESS）”探测器和欧空局“基奥普斯（Cheops）”探测器的数据库中，发现了一个奇特的全共振行星系统。

这个行星系统拥有6颗比海王星略小的气体巨行星，距离地球约100光年。它们围绕着一颗名为HD110067的恒星运行。让人感到不可思议的是，这个行星系统中的所有行星轨道之间都保持着直接的共振关系。

所谓轨道共振，指的是环绕同一个质量中心运行的天体相互之间的周期性引力影响给这些天体运行轨道所带来规律性改变。当天体互相靠近时，彼此之间会产生引力影响，长此以往这种影响就会不断叠加，导致它们的轨道参数——常见的比如公转周期——发生变化，并产生约束关系。由于会发生动量交换并导致轨道漂移，这种关系通常是不稳定的，影响会慢慢消除。但是在特定的情况下，它们可以通过自我修正来建立稳定的长期共振。

比如这个行星系统中最早被发现的两颗行星公转周期大约是9天和14天，随后被发现的一颗行星公转周期大约是20天。我们可以发现，这些行星相邻两颗的公转周期之间都是3比2的关系。也就是说，每当第一颗行星每完成3次公转，第二颗行星就刚好完成2次公转。而第二颗行星和第三颗行星也是这样，每当第二颗行星完成3次公转，第三颗行星也刚好完成2次公转。

这样的轨道共振现象在我们的太阳系中并不罕见。比如海王星和冥王星之间、木星的一些卫星之间、土星的一些卫星之间、木星与一些小行星之间，等等。一些同属一个行星系统的系外行星之间也存在着轨道共振。

但是假如我们发现，某个行星系统中所有多达六颗的已知行星之间都存在着这种关系，且这种关系彼此相关，形成了一条“共振链”，就有点匪夷所思了。

科研小组在HD110067行星系统中发现了第三颗行星之后不久，又在这颗行星的外侧，发现了一颗行星。这颗行星的公转周期大约为31天。这意味着每当第三颗行星公转3次，这第四颗行星就刚好公转2次。而在第四颗行星的外侧，还有另外两颗行星，它们的公转周期分别是大约41天和55天，表明第四颗行星和第五颗行星保持着4比3的共振关系，而第五颗行星和第六颗行星之间，又保持着3比2的共振关系。

由于这种关系是相互关联的，因此这个行星系统中的任意两颗行星之间实际上都存在着轨道共振。比如每当第一颗行星完成6次公转，第六颗行星就刚好完成1次公转。

研究人员表示，行星轨道间存在共振关系的行星系统比例大约只有1%，而像这种存在“共振链”的更是闻所未闻。

很难说是什么原因导致这个行星系统的布局变得如此不可思议。共振的长期存在通常需要系统内部进行不断的自我修正，而这种修正一不小心就会导致共振瓦解，尤其当一个行星系统内存在这么多行星时，这种协调更是困难。

罕见的全共振六行星系统。ESA

参考
A resonant sextuplet of sub-Neptunes transiting the bright star HD 110067
https://www.nature.com/articles/s41586-023-06692-3