发现有奇怪的、倾斜的轨道的外星世界困惑天文学家

By Keith Cooper

2022/9/9

这颗行星被它的恒星随它移动过太空摆动发现。

    在双星系统中围绕一个恒星的系外行星的轨道已经首次被以三维空间描绘。这颗行星以对这两颗恒星的轨道平面不同的角度环绕它的恒星，而这种错位可以提供至于在双星系统中行星怎样形成的线索。

系外行星GJ896Ab（注意行星的小写b）被发现在双星系统GJ896AB（注意两颗恒星的大写A和B）中，距离地球20.3光年远。天文学家借助存档的从1941年到2017年的光学观测跟踪了双星系统通过空间的运动，额外的数据覆盖2006年到2011年由长基线阵列（VLBA）收集的，这是一个10个射电望远镜跨美国串在一起的网络。研究人员还在2020年用长基线阵列做出了新的观察。

由墨西哥国立自治大学（UNAM）的萨尔瓦多·库列尔领导的天文学家们发现了随恒星GJ 896A移动穿过太空，它似乎沿着它的路径摆动。这种摆动被一颗质量是木星2.3倍每284.4个地球日完成一圈轨道的行星造成。在行星和它的恒星之间是一个共同的被称为重心的质心，恒星的摆动是它围绕这个共同的质心运动的结果。

艺术家的气体巨行星围绕GJ 896A运行的的印象，背景中是伴星B。. (Image credit: Sophia Dagnello, NRAO/AUI/NSF)

这种探测恒星穿过空间运动以及运动中任何偏差的技术被称为天文测量。天文测量是通过其一个有一颗以上恒星的行星系统的轨道能被以三维解释的唯一手段，因为天文学家正在可见的探测摆动和轨道的方向。

有趣的是，行星环绕的平面相对两颗恒星彼此环绕的轨道平面偏离148度。

德国马克斯·普朗克射电天文研究所的天文学家、该项目的团队成员吉塞拉在一份声明中说，“这意味着这颗行星以与围绕主星的第二颗恒星相反的方向环绕主恒星”。

只有不到4%的已知系外行星处在双星系统中。这一小比例部分是因为在双星系统中探测行星是更棘手的，但也因为模型提出一颗伴星的存在能截断和去稳定化一个形成行星盘。

墨西哥国立自治大学的乔尔·桑切斯-贝穆德斯说，“也许这些模型需要被调整”。

这颗行星的轨道与这两颗恒星的轨道平面成148度角  。(Image credit: Sophia Dagnello, NRAO/AUI/NSF)

形成这样一个系统的一个问题是气态巨行星被认为需要用500万到1000万年从它们周围的行星形成盘中吸积它们所有的气体。然而，目前的模型提出在这样一个双星系统中的盘在来自伴星的引力潮汐打破盘之前存活不到100万年。

此外，在GJ 896AB的例子中，这两颗恒星都是红矮星，这使在该系统中一颗气体巨行星的存在甚至更加令人惊讶。科学家认为红矮星缺乏来形成巨行星所需的原物质量，但在这个双星系统中一个气态巨星的存在提出当有两颗恒星存在时行星可能会不一样的形成。

桑切斯-贝穆德斯说，对这个系统和类似系统的进一步详细研究能帮助我们获得行星怎样在双星系统中被形成的洞察。

对双星系统及其行星的怎样形成目前有两种相互竞争的模型。其中一种被称为盘破碎，即最初有一个恒星和行星形成盘引力上变得不稳定并分裂成两个分开的盘，形成两颗恒星和围绕它们的任何行星。

另一种模型被称为湍流破碎化。在这种解释中，原始气体云中的湍流导致两个或多个更密集的物质形成，这些物质独立的坍塌来形成恒星和任何伴随的行星。

现在，这些模型将需要在GJ 896Ab中的148度错位。哪个更好的复制奇怪的系统可以表明双系统怎样形成。

该研究于9月1日发表在《天文学杂志》上。