一个炎热的极地行星

一些系外行星难以解释,一个新发现的世界也不例外

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点


也许过去二十五年系外行星的发现给我们最大的教训是,永远要预料到意想不到的事情。不是蒙提·派森式的,而是科学意义上的。

例如,我们太阳系中行星都以与太阳自身旋转相同的方向运行,并且大多数都位于相当平坦的轨道平面上,这似乎是一个无伤大雅的事实。具体而言,行星的轨道倾角(轨道平面相对于基准面所成的角度)相当小。我们通常以地球的轨道平面作为参考,但我们也可以使用太阳的赤道,并发现所有主要的行星都位于该平面约7度以内(地球实际上是最偏离的,倾斜度约为7.2度)。

这种结构特征帮助指导了我们关于行星和恒星如何形成的思考。事实上,世界是从一个旋转的盘状星云中凝结出来的基本思想——所有事物都以相同的方向和类似的平面运动——可以追溯到1700年代的伊曼努尔·康德和皮埃尔-西蒙·拉普拉斯(还有其他人的帮助)。


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问题在于,我们发现这种配置并非完全普遍。

特别是,许多最极端的系外行星根本不遵循这些规则。围绕其母恒星运行在令人震惊的紧密轨道上的气态巨行星——所谓的炽热木星——经常与它们系统看似“自然”的赤道平面严重不对齐。一些行星的不对齐程度如此之高,以至于它们的轨道看起来像是“翻转”了——行星以与恒星自转相反的方向围绕恒星高速运转。

现在,一颗炽热木星被发现,它似乎具有迄今为止限制最好的极地轨道。这个名为WASP-189b的世界,围绕着一颗距我们约320光年的炽热恒星运行。它的轨道非常短,大约需要2.7天绕行一周,这颗行星与恒星本身的距离仅为恒星半径的4.5倍。

这种接近使这颗行星——估计约为木星质量的两倍——加热到2600开尔文或更高。使其成为一颗“超热木星”。

但是,这个系统真正令人印象深刻的是它的极地轨道;WASP-189b的轨道倾角似乎非常接近90度(甚至比以前的例子更偏向极地)。测量该倾角并不容易,研究人员采用了一种利用罗西特-麦克劳林效应的技术——其中一个物体依次阻挡来自旋转体的多普勒频移光,通过测量光的频谱,我们可以推断出物体所采取的路径,从而推断出其轨道倾角。

与其他不对齐的炽热木星世界一样,最大的问题是这种情况是如何产生的?我们不确定。一种观点认为,这些行星必须在距离恒星较远的地方形成,然后向内迁移——由于与原行星盘或其它世界或两者之间的相互作用。这些相互作用还可以增加轨道的椭圆率及其倾角。之后,行星和恒星之间的潮汐力可以将它拉近,但保留较高的轨道倾角……也许。

有一件事是清楚的,宇宙充满了现象,这些现象非常乐意暴露我们的无知,这是一件非常美好的事情。

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