接下来大家会看到很有意思的一个天文发现---有关行星的诞生!
内容通俗易懂,科学严谨!
行星绕恒星公转,基本都是与恒星的自转同一方向!
这不是巧合,而是行星诞生时的自然机制:恒星和行星的诞生都来自同一个旋转的气体尘埃盘,因此它们的转动,自然就继承了圆盘的转动方向。
这几乎是所有恒星系都遵循的机制。
但天文学家最近却发现了一个异类:在一颗距离地球约73光年的M型恒星周围,一颗行星正沿着完全相反的方向绕着恒星公转。
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这颗行星的逆行,不是被天体撞击或者引力拉扯造成的,它自从诞生起就这样。
相关研究于26年9月21日发表在《天文学与天体物理学》期刊。
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这颗主角行星名叫GJ 3090 b,它围绕的恒星是一颗M2型矮星,也就是我们所说的红矮星,这类恒星是银河系里的绝对主力,数量占了银河系恒星总数的七成以上。
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GJ 3090 b属于亚海王星级别,半径是地球的2.18倍,质量是地球的4.52倍,它每2.9天就能绕恒星公转一圈,是这个多行星系统里最靠内的一颗。
该系统中还有一颗已确认的非凌日行星和一颗待确认的候选行星,是典型的多行星系统。
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在此之前,天文学家也发现过几颗逆行行星,但基本都是围绕类太阳恒星的大个头气态巨行星。
像红矮星这种小质量恒星周围,能不能存在逆行的行星?一直是观测上的空白。
倒不是天文学家没有去观测,而是太难观测到了,要测行星的轨道方向,得靠行星经过恒星面前时星光的细微变化,而行星越小,变化就越微弱,再加上这种小恒星本身可见光很暗,所以用普通望远镜根本捕捉不到这么细微的信号。
这次研究团队则换了一个思路,用更适合观测这种暗恒星的红外望远镜。
他们利用智利拉西拉天文台的两台高精度望远镜,一台观测红外,一台观测可见光,前后总计观测了6次行星凌日,累计观测23个小时,收集了近200份星光数据。
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而这里观测行星的绕转,是利用一种叫做“罗西特-麦克劳林效应”的原理,这个效应简单来讲就是:恒星自身也在自转,朝向我们转动的一侧,星光会因为靠近观测者而波长变短(蓝移);背对我们的一侧,星光会因为远离观测者而波长变长(红移),当行星从恒星面前经过时,会先挡住蓝移的区域,再挡住红移的区域,这会导致我们观测到的恒星光谱出现一个微小的晃动。
从这个晃动的形状和出现时间,就能反推行星的轨道平面和恒星自转轴之间歪了多少角度。
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最终观测显示:这颗行星的轨道平面和恒星自转轴的三维夹角达到了136度,误差范围在负18度到正24度之间,而夹角超过90度就意味着是逆行,也就是说,这颗行星公转的方向与恒星自转的方向完全相反。
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这是人类第一次在M型矮星周围发现确认的逆行行星,也是目前有三维倾角测量的M型矮星周围最小的行星;同时,它还是首个被证实的、没有已知大质量伴星的高倾角多行星系统。
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它为什么会逆行?
按过去的理论,行星逆行几乎只有一种成因:被它轨道之外的大天体引力干扰了。
比如外层有一颗质量很大的行星,或者存在一颗伴星,长年累月的引力拉扯,就把内侧行星的轨道牵引的完全反了过来。
为了验证这个可能性,研究团队用了三种方法,全面搜查这颗恒星周围的隐藏天体:一是分析十几年的径向速度监测数据,看有没有引力拉扯的周期性痕迹;二是用高分辨率散斑成像直接搜寻周边的亮点;三是结合盖亚卫星的测光数据排查远距离伴星。
结果非常意外:在轨道共面的常规假设下,3倍日地距离以内,没有恒星级别的伴星;15倍日地距离以内,没有比木星重的行星;就算到100倍日地距离那么远,也找不到那种比行星大、又没到恒星级别的天体。
总之一句话,研究人员没有找到那个引力凶手。
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那会不会是撞击造成的呢?
撞击也很难解释这个系统的情况:要把一颗行星撞成完全反向公转,需要的能量极其巨大,轻则把行星撞得轨道乱飞、变成扁长椭圆,重则直接撞碎解体,很难还保持现在这样规整的近圆轨道,还有,这是一个有多颗行星的多星系统,如果内侧行星遭受过这么剧烈的撞击,外层行星的轨道肯定会被打乱,不可能还保持稳定,这和实际观测结果不符。
那既然不是引力牵扯和撞击,它是什么原因逆行的?
研究团体指向了它的诞生之初:行星出生的那个行星盘,本身就是反着转的。
研究团队提出了“第二代行星盘”的解释。
恒星形成初期,确实会有一个和自转同向的原行星盘,但这个圆盘消散之后,恒星还可能从周围的星际空间里,再次吸积一团气体和尘埃,形成第二个行星盘。
这团外来物质的转动方向是随机的,很可能和恒星的自转方向不一样,甚至完全相反。
后续在这个新圆盘里形成的行星,就会继承它的转动方向,再通过圆盘的引力作用慢慢向内迁移,最终停在今天的轨道上。
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这项发现最有意思的地方,就是刷新了我们对行星诞生的认知。
以前我们总觉得,行星轨道倾斜、逆行,都是后期发生了碰撞或者引力扰动。
但现在看来,有些行星的异常,是从诞生那一刻就存在了。
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