45度倾斜运行 系外行星轨道异常

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2013-10-26
作者名:
李洗尘
天文学家说，他们发现了一个奇怪的恒星系统，其中两颗行星的运行轨道偏离正常轨道平面达45度之多，但行星却能正常运行。

NBC新闻网报导，出现这种情况，可能是因为这两个发生偏离的轨道彼此协调。此外，在离母星更远的地方，有一个更大的天体，它对这两颗行星也产生了影响。

《科学》期刊近日报导了恒星开普勒- 56（Kepler-56）周围出现的这种奇怪情况。美国宇航局的开普勒太空望远镜，连续几年来监测了15万颗恒星，而开普勒- 56是其中的一颗。虽然开普勒探测器现在停止了工作，但在这项花费60亿美元项目中的科学家们，还在钻研目前为止收集到的数据。

通过观测行星掠过恒星前方时恒星亮度减少的程度，开普勒望远镜可以观察遥远的恒星系统。该望远镜还可以通过星震学的技术研究恒星本身的结构。

距离地球约3,000光年的开普勒-56，体积是我们太阳的四倍以上，比太阳重30％ 。开普勒望远镜发现，它有两颗体积很大的行星，应该是巨型气体行星。两颗行星绕母星旋转一周的时间分别历时10.5个和21个地球日。天文观察表明，母星旋转轴和这两颗行星的轨道平面呈45度倾斜角。

这是很奇怪的现象。一般来说，由气体和尘埃构成的行星，其运行轨道和母星的赤道在同一平面上。当然，有一些行星系统是很古怪的，例如，绘架座β系统似乎有一种扭曲的小行星轨道，而埃普西隆仙女座的行星轨道互相呈30度夹角。人们认为，拥有“热木星”（一颗系外行星，它们的质量接近或超过木星，且距离母星很近）的行星系统最可能出现倾斜的轨道。

但目前为止，还没有在开普勒- 56系统中发现热木星。进行观测的研究人员说，他们还从来没有看到过这样一个倾斜的行星系统。该论文主要作者、美国宇航局艾姆斯研究中心的丹尼尔•胡伯（Daniel Huber）称：“这是一个巨大的惊喜。”

胡伯和他的同事们还运用了另一种被称为径向速度的行星探测技术，对开普勒-56系统的照片进行解释。他们使用位于夏威夷，长达10米的凯克望远镜观测后发现，在该系统中，还有第三个天体在更大的轨道上绕母星旋转。开普勒星震学研究的领导者、爱荷华州立大学的物理学家史蒂夫•卡瓦略（Steve Kawaler）表示，那个天体产生的引力，稳定着轨道接近母星的两颗行星。

卡瓦略在爱荷华州立大学的新闻发布会上解释说：“这个天体对那两颗行星造成持续的影响，把它们牵拉到现在的倾斜轨道上”。

另一个稳定因素是，这两颗行星自身的轨道网络。其中一颗行星完成绕母星一周的时间几乎是另一颗行星的两倍。这种协调的关系被称为1:2共振，它使两颗行星能够以这种方式运行。在我们的太阳系中，冥王星和海王星都共同存在了这么久，是因为有类似的共振（2:3） 。

进一步观察将发现，这个相距遥远的天体是行星、恒星，还是褐矮星（消亡的恒星）。如果它是一颗行星，这意味着靠近母星的两颗行星是在形成后发生了错位。如果它是一颗褐矮星或一颗恒星，这意味着在行星形成前，开普勒-56的轨道已经发生了扭曲。

卡瓦略说：“我们对太阳系外行星系统的架构细节有了一个新的认识水平。 这些研究使我们对一个遥远的系统有了详细的了解。同时，之前我们对于这些太阳系外的恒星系统结构的认识，也能通过这个研究进行一次全新的关键的验证。”