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45度倾斜运行 系外行星轨道异常

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【大纪元2013年10月27日讯】(大纪元记者李洗尘编译报导)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。”

(责任编辑:张东光)

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2013-10-27 9:42 AM
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