拥有多颗太阳的系外行星可能具有奇特的轨道

一项新的研究表明,“热木星”,即围绕恒星非常近的气态巨行星,可能拥有动荡的早期历史

科学家表示,系外行星系统拥有的恒星越多,这些行星就越有可能以奇特的倾斜角度绕恒星运行。

这项基于11月14日公布的研究的发现表明,即使是地球自身的太阳也可能在其早期发展阶段拥有一颗伴星。

近年来,天文学家已经探测到数百颗系外行星——围绕遥远恒星运行的世界。其中许多是“热木星”——像木星或土星这样的气态巨行星,但它们比水星更靠近它们的恒星。


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研究人员曾认为,热木星是巨行星被气体和尘埃组成的行星盘拖拽向恒星内部而产生的。然而,最近一项令人惊讶的发现对这一观点产生了怀疑,该发现表明,很大一部分热木星的轨道相对于其恒星的自转是倾斜的。

恒星都像地球一样自转,并且它们的世界通常与这种自转对齐——它们围绕恒星的赤道运行,并以相同的方向旋转。然而,有时系外行星的轨道是错位的,它们围绕恒星的角度略微甚至很大。一些系外行星的轨道倾斜程度如此之大,以至于实际上是向后的——它们以逆行轨道运动,方向与恒星的自转方向完全相反。

科学家们曾认为,如果热木星是被行星盘拖拽向它们的恒星,那么它们最终都将位于围绕恒星赤道的相对正常的轨道上。然而,天文学家最近发现,高达 25% 到 50% 的这些行星实际上可能具有错位的轨道

哈佛-史密森天体物理学中心的天体物理学家、研究作者康斯坦丁·巴蒂金说:“这种错位似乎指向了热木星更为动荡、更剧烈的演化路径。”

例如,也许是系外行星之间的引力拉锯战将一些行星抛向了它们的恒星内部。然而,似乎不太可能这种过程是造成所有这些错位行星的原因。

巴蒂金说:“一个粗糙且过度简化的类比是拿起机关枪,向所有可能的方向射击,并且大约有百分之一的时间击中正确的目标。” “当然不是不可能,但似乎不太可能。”

现在巴蒂金发现,如果这些系统各自拥有多颗恒星,行星盘确实可以产生这种倾斜的轨道。[照片:发现拥有双太阳的系外行星]

虽然太阳系只有一颗太阳,但像地球太阳这样的大多数恒星都是双星——两颗恒星成对互相绕轨道运行。天文学家越来越多地发现拥有双太阳的行星系统(就像卢克·天行者在《星球大战》中的虚构家园塔图因一样)。宇宙中还有许多三星系统,其中至少有一个已知存在行星,并且一个系统拥有的恒星数量甚至可以攀升至七颗。

通过计算机建模,巴蒂金发现,双星对行星盘施加的复杂引力系统会充分扰乱行星盘,从而使其错位。他补充说,一个系统拥有的恒星越多,其行星轨道就越有可能倾斜。

巴蒂金补充说,这个想法并不要求一个系统在数十亿年内都拥有多颗恒星。

他说:“人们普遍认为,85% 到 100% 的恒星是以多重星系形式形成的。” 很多时候,恒星会在它们生命的前 100 万到 1000 万年内从这些系统中被剥离。

巴蒂金指出,太阳系行星的轨道平面与太阳的赤道平面错开了 7 度。鉴于这种倾斜,“我认为可以肯定地说,太阳系属于错位类别。” 换句话说,太阳可能在其早期历史上曾经拥有一颗伴星。

未来的研究可以分析关于行星、它们的恒星和行星盘之间相互作用的其他细节。巴蒂金说:“例如,应该更仔细地研究行星盘和宿主恒星之间的磁耦合。”

巴蒂金在 11 月 15 日出版的《自然》杂志上详细介绍了他的发现。

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Charles Q. Choi is a frequent contributor to 大众科学. His work has also appeared in The New York Times, Science, Nature, Wired, and LiveScience, among others. In his spare time, he has traveled to all seven continents.

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