研究驚現奇異系外行星環原始雙星運轉

原版《星球大戰》電影中有一個標誌性的場景，盧克·天行者俯瞰塔圖因的沙漠景觀，看到了雙重日落的奇觀。而今，美國國家射電天文臺（NRAO）進行的一項新研究表明，這種由多顆恆星環繞的奇異系外行星世界可能位於偏離的行星軌道上，遠離了主軌道平面。

這一發現對複雜的多恆星系統中的行星形成具有重要意義。該研究採用了智利的阿塔卡馬大型毫米/亞毫米陣列，觀測到19個雙星原行星盤，它們各自圍繞有較長週期軌道；又用開普勒太空望遠鏡觀測到了12個系外行星的雙星盤，它們的形成周期不到40天。

兩架12米高的阿塔卡馬大型毫米[/亞毫米]波陣(ALMA)，正對著智利天文臺陣列作業基地(AOS)的天空，該基地位於查南托爾高原上，坐落於海拔5000米的安第斯山脈。資訊來源：歐洲南方天文臺/伊茲托克·邦奇納

當散落的爆炸碎片慢慢合併成宇宙時，行星就在環繞年輕恆星的原行星盤中形成。至於雙星，它們的這些環被稱為外接磁碟。

加州大學伯克利分校的天文學家伊恩·切卡拉在《今日宇宙》中表示，這項研究為解釋開普勒發現的雙星提供了必要的背景。通過使用來自環繞雙星的原始行星盤的獨立的無線電觀測資料，我們現在可以確切知道有多少圍繞雙星的行星是與它們的雙星平面不一致的。開普勒-16b的發現曾公佈於2011年，這是第一顆環繞多恆星系統的系外行星。隨著發現的系外行星越來越多，我們開始意識到，圍繞雙星和多星執行的複雜系統有著許多不為人知的奇幻故事。

有兩顆以上恆星的星系會發生什麼？扎卡拉說：“我們只有少量的圍繞三重或四重恆星（例如獵戶座和Taurus）的原行星盤樣本，所以沒有足夠的資料可以肯定。三元系的動力學環境要比二元系複雜得多，所以我認為你們能看到更多奇異軌道。

我們平靜的太陽系在主序恆星中是一個奇怪的星系:今晚你用肉眼能看到的大多數恆星都是雙星和多星，想想就覺得很奇怪。還有另一個相關的奇異事實:宇宙中最常見的紅矮星，沒有一顆離我們足夠近或足夠亮，在地球上我們無法用肉眼看到他們。

重影

研究發現，雙子星的軌道週期越長，它的環雙星碎屑盤就越有可能偏離內行星對的軌道平面。偏離軌道之後，環雙星碎屑盤的軌道週期與原軌道週期似乎剛好相差40天。如果主星對是在緊密又快的軌道上，環雙星盤常常不會偏離內行星對的軌道平面；但如果環雙星盤圍繞在較慢軌道的星對，那麼它常會逐漸偏離內星對的軌道平面。

關於兩個恆星系統的故事：偏離了軌道週期為315天的恆星HD 98800 b（左）和軌道週期為13.6天的 AK 天羯座（右）

開普勒資料的一個缺陷是它對凌星系外行星的觀察僅限於那些在短週期軌道上運轉的行星...因為短週期的系外行星經過時更容易被我們觀測到，所以這些行星首先出現在了開普勒資料裡。還有一個更大的可能是環繞雙子星的週期更長的行星只是還沒有被發現，但是以後在未來或許可以通過微引力透鏡或直接成像調查更準確地獲取資料。

這項發現表明，其他的行星系與太陽系是如此不同。在太陽系裡，現存的所有主要的行星是沿著黃道平面運轉。但是一對恆星沿著軌道運轉的長途跋涉可將外環雙星星盤扭曲變形成研究裡那些方向偏離的軌道。 在150光年外的恆星HD 98800 b （巨爵座TV）就是一個由華威大學研究員於2019年宣佈環雙星盤在越級軌道上的生動典型例子。

目前，我們已經開始將這個發現加入到雙星行星的資料集中去。美國宇航局的系外行星凌星巡天衛星最近第一次發現了環繞雙星運轉的系外行星-TOI-1338b（系外行星凌星巡天衛星目標回波-1338b)。

太空星球

在一顆偏離軌道的外星球上我們所看到的風景和季節同樣是特別的。例如：一年中會有一段時間，在外星世界的表面，觀察者會將主要行星（偏離軌道的行星）看做一對寬而不同的恆星，在“穿越平面的季節”，這一對恆星漸漸地融合且不斷地消失，形成日食或者月食…這將會改變此時被地球表面所準確接收的日射能量。

已知4245顆外星球並且其數量還在增加。我的年齡足以讓我想起20世紀的最後十年的時光，在太陽系外沒有被我們所熟知的外星球時，多少傑出的天文學家提出好的理由，認為我們的認知會一直並長期處於這種狀態。快進至2020年，我們現在已經足夠了解外星球，並且本著一種對科學、天文學的真摯情感開始按特徵進行其他太陽系的歸類和描述。

太陽系是以太陽為中心，其他天體直接或間接圍繞太陽旋轉的一種引力控制場。在直接圍繞太陽旋轉的天體中，最大的屬八大行星，其他的是一些更小的天體，像矮行星和小型太陽系天體。對於那些間接環繞太陽軌道執行的物體，像月球，它比最小的行星（水星）還要大兩倍。

太陽系形成於46億年前的巨大恆星分子云的引力坍塌。這個系統的大部分品質留在了太陽裡，一部分仍存留的品質被包含在木星當中。四大內行星，水星、金星、地球和火星，它們屬於類地行星系列，主要由岩石和金屬構成。四大外部行星是巨行星，其本質上較於類地行星來說更為龐大。兩個較大的行星——木星、土星，是氣態巨行星，主要成分是氫氣、氦氣；兩個外部更大的行星——天王星、海王星，是冰態巨行星，其組成物質大部分是具有與氫氣、氦氣相比有著高熔點的物質，稱之為揮發物，像水、氨氣、甲烷。八大行星圍繞太陽旋轉的軌道是環形的，就像是位於一個平整的圓盤內，我們稱圓盤為黃道。

相關知識

太陽系外行星亦稱系外行星，即位於太陽系之外，不繞行太陽公轉的行星。截至2020年2月3日，已經被確認的系外行星總共有4173顆，當中74.%是透過凌日現象發現的；這些行星分屬3096個行星系，其中有678個多行星系。開普勒任務已經檢測到18,000顆行星候選者，包括262顆位於潛在適居帶的候選者。

作者：universetoday

FY：Astronomical volunteer team