天文學家發現一個幾乎有「完美和諧軌道」的六行星系統

目前為止,我們已經在銀河系中發現了數百個恆星擁有多個行星環繞著它們運行,每一個都是獨特的,不過,一個繞著88光年遠的HD 158259恆星運行的系統卻非常特別。這恆星的質量比我們的太陽大了一點,基本上是大致相同,這是我們找到的系外行星中的少數。 它被六個行星環繞運行,一個超級地球和五個迷你海王星。天文學家們對它進行了七年的監測之後,他們發現這六個行星全部都以幾乎完美的軌道共振繞著HD 158259運轉。 這發現可以幫助我們更好地了解行星系統形成的機制,以及它們如何最終形成我們所看到的排列。

軌道共振是指兩個天體環繞它母體的軌道緊密相連時,因為兩個軌道體相互施加引力影響。 這在行星體中很少見,在太陽系中,也許最好的例子是冥王星和海王星。這兩個天處於所謂的2:3軌道共振中。 冥王星每繞太陽繞兩圈,海王星就繞三圈,這就像是同時播放音樂,但具有不同的拍子記號,第一拍為兩個拍,第二拍為三個拍,這也是為何冥王星不會撞上海王星而發生意外的原因。 軌道共振在系外行星中也已確定存在。 不過,每顆環繞HD 158259的行星都會以幾乎3:2的共振與下一個行星遠離恆星,這也被描述為1.5的周期比。 這表示每個行星每繞三次軌道,下一次將會完成兩次軌道。

由瑞士日內瓦大學的天文學家Nathan Hara所領導的國際研究團隊,利用SOPHIE光譜儀和TESS系外行星搜尋太空望遠鏡進行的測量,他們能夠精確計算出每個行星的軌道。它們都非常緊密, 從最接近恆星的位置開始,超地球(TESS揭示的質量大約是地球質量的兩倍)的軌道分別為2.17、3.4、5.2、7.9、12和17.4天。這在每對行星之間產生了1.57、1.51、1.53、1.51和1.44的周期比。 這並不是十分完美的共振,但它足以將HD 158259歸類為一個非凡的系統。

研究人員認為,這是這些繞恆星運行的行星並不是在現有的位置形成的一個跡象。日內瓦大學的天文學家Stephane Udry表示:「我們知道有幾個具有多個處於或接近於共振的行星緊湊系統,例如TRAPPIST-1或Kepler-80。我們相信這樣的系統在移向恆星之前是在離恆星很遠的地方形成的。 在這種情況下,共振扮演著至關重要的角色。」

因為這些共振被認為是當原行星盤中的行星胚胎在遠離盤外圍向內生長並向內遷移時產生的, 這會在整個系統中產生一連串的軌道共振。然後,一旦盤中剩餘的氣體消散,就會使軌道共振不穩定,這可能就是我們在HD 158259上看到的。而那些軌道共振中的細微差別也可以告訴我們更多有關這種不穩定現象是如何發生的信息。

Hara表示:「目前週期比率從3:2偏離的情況裡擁有大量的信息。一方面有這些值,另一方面有潮汐作用的模型,我們可以在以後的研究中限制行星的內部結構。總而言之,系統的目前狀態為我們提供了一個形成方式的窗口。」

參考資料: Astronomy & Astrophysics

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