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“塔圖因”行星盤的奇怪軌道用ALMA觀測到的圍繞雙星(環繞雙星盤)的原行星盤排列和失調的兩個例子。為了清晰起見,增加了雙星軌道。左圖:在恆星系統HD 98800 B中,磁碟與內部雙星不對齊。這些恆星在315天內相互繞軌道執行(在這張圖中,朝向和遠離我們)。

圖解:在AK Sco恆星系統中,該盤與其雙星的軌道一致。這些恆星將在13.6天內相互繞軌道執行。來源:ALMA(ESO/NAOJ/NRAO)、I.Czekala和G.Kennedy;NRAO/AUI/NSF,S.dagnelloastromers使用Atacama大毫米/亞毫米陣列(ALMA)在雙星周圍的原行星盤中發現了引人注目的軌道幾何。雖然圍繞著最緊湊的雙星系統執行的磁碟共享著幾乎相同的平面,但圍繞著寬雙星的磁碟有著嚴重傾斜的軌道平面。這些系統可以教我們在複雜環境中形成行星。藝術家對“塔圖因”系外行星在與雙星軌道不一致的環繞雙星盤中形成雙日落的印象。

在過去的二十年間,我們已經發現了很多圍繞其他恆星公轉的行星,其中也有圍繞兩顆恆星公轉的行星,比如盧克·天行者的故鄉塔圖因。行星誕生於原始星盤(我們現在可以觀察到這些了,多虧了ALMA),但是至今我們所研究的大部分原始星盤都是圍繞一顆恆星公轉的。“塔圖因”系外行星形成於雙星周圍的星盤,也就是所謂的環雙星星盤。

對“塔圖因”星球誕生地的研究為我們提供了一個了解不同環境中行星如何形成的絕佳機會。天文學家們已經知曉雙行星周圍的公轉軌道可能扭曲和傾斜,這導致環雙星星盤的軌道相對於其主恆星而言會錯位。例如,在2019年由英國華威大學的Grant Kennedy進行的研究中,ALMA在一個極化組態中發現了一個異乎尋常的環雙星星盤。

“通過我們的研究,我們想進一步了解環雙星星盤的典型幾何特徵,”加州大學伯克利分校的天文學者Ian Czekala說。Czekala和他的團隊用ALMA的資料測量了雙星周圍19個原行星盤的對齊程度。“目前ALMA的高解析度資料是研究一些極小的環雙星星盤的關鍵。”Czekala說。

天文學家們將天文射電望遠鏡專案ALMA提供的環繞雙星盤資料與開普勒太空望遠鏡發現的12顆“塔圖因”行星進行了比較。令他們吃驚的是,研究小組發現,雙星與環繞雙星盤的方向偏離程度取決於宿主恆星的軌道週期。雙星的軌道週期越短,其就越有可能在與它軌道一致的軌道上擁有一個銀盤。但是,週期超過一個月的雙星銀盤通常沒有對齊。

芝加拉(Czekala)說:“我們發現在小型銀盤、繞軌道執行的緻密雙星和開普勒任務發現的環繞雙星之間有明顯的重疊。”由於開普勒的主要任務持續了4年,因而天文學家只能在不到40天的時間裡發現圍繞雙星執行的行星。所有這些行星都與它們的宿主恆星的軌道對齊。一個揮之不去的謎團是,是否會有許多偏離軌道的行星是開普勒很難找到的。“通過研究,我們現在知道,開普勒極有可能並未漏掉大量偏離軌道的行星,因為圍繞著相接雙星的環繞盤通常也與它們的恆星宿主在一條直線上,”芝加拉(Czekala) 補充說。

儘管如此,基於這一發現,天文學家們得出結論,稱應該存在圍繞著遠距雙星卻與其不在一條直線上的行星,這將是一個令人興奮的發現,可以用直接成像和微透鏡等其他尋找系外行星的方法來研究。(美國國家航空航天局(NASA)的開普勒(Kepler)專案使用了凌日法,這是發現行星的方法之一。)

芝加拉(Czekala) 現在想找出銀盤(非)對準和雙星軌道週期之間存在強相關性的原因。“我們想利用諸如ALMA和甚大陣第二代等現成的和有待投產的裝置,來研究銀盤結構,保證結果精確到極致,”他還補充道,“我們得要嘗試理解彎曲或傾斜的銀盤會如何影響行星形成環境以及這些銀盤內形成的行星整體。”

美國國家電波天文臺(NRAO)和ALMA的國家科學基金會專案官員喬·佩謝(Joe Pesce)說:“這項研究極好地說明了新發現都要基於先前的觀察,只有前幾次ALMA團隊參與的檔案觀測專案作為基礎,才有可能識別到環繞雙星盤族的變化趨勢。”

美國國家電波天文臺是美國國家科學基金會資助的一個研究機構,由大學天文研究學會負責管理和運作。

參考資料

1.Wikipedia百科全書

2.天文學名詞

3.Granada. 噠哏唯-public

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  • 從赫茲到愛因斯坦——光電效應見證著量子力學的發展