一個重要的發(fā)現：TRAPPIST-1宜居行星軌道沒有錯位！

使用斯巴魯望遠鏡的天文學家已經確定：TRAPPIST-1系統(tǒng)中的類地行星與恒星自轉沒有明顯的錯位，這對于了解極低質量恒星周圍行星系統(tǒng)的演化，特別是TRAPPIST-1行星的歷史，包括宜居帶附近的行星來說，是一個重要的發(fā)現。像太陽這樣的恒星不是靜止的，而是繞著一個軸旋轉，當恒星表面有太陽黑子這樣的特征時，這種旋轉最為明顯。在太陽系中，所有行星的軌道都與太陽自轉對齊在6度以內。

在過去，人們假設行星軌道將與恒星的自轉對齊，但現在有許多已知的系外行星系統(tǒng)，其中行星軌道與中央恒星的自轉嚴重不一致。這就提出了一個問題：行星系統(tǒng)會不會形成不對齊的狀態(tài)，或者觀測到的未對齊系統(tǒng)一開始是對齊的，后來又因為某種擾動而偏離對齊？TRAPPIST-1系統(tǒng)之所以引起人們的注意，是因為它有三顆小型巖石行星位于可居住地帶或附近，那里可能存在液態(tài)水。

中央恒星是一顆質量非常低的冷星，被稱為M矮星，這些行星位于離中央恒星非常近的地方。因此，這個行星系統(tǒng)與太陽系有很大的不同。確定這個系統(tǒng)的歷史很重要，因為它可以幫助確定是否有任何潛在的宜居行星實際上是宜居的。但它也是一個有趣的系統(tǒng)，因為它附近沒有任何可能擾亂行星軌道的物體，這意味著軌道應該仍然位于行星最初形成的地方附近，這使天文學家有機會研究該系統(tǒng)的原始條件。

由于恒星旋轉，旋轉進入視線的一側相對速度朝向觀察者，而旋轉到視線之外的一側相對速度遠離觀察者。如果一顆行星經過恒星和地球之間，擋住了來自恒星的一小部分光，就有可能知道行星首先擋住了恒星的哪一邊。這種現象被稱為羅西特-麥克勞克林效應(Rossiter-McLaughlin Effect)。使用這種方法，可以測量行星軌道和恒星自轉之間的不對準。然而，到目前為止，這些觀測僅限于類似木星或海王星等大型行星。

一組研究人員，包括來自東京工業(yè)大學和日本天體生物學中心的成員，用斯巴魯望遠鏡觀察了TRAPPIST-1，以尋找行星軌道和恒星之間的不對準，當繞TRAPPIST-1運行的三顆系外行星在一夜之間過境了這顆恒星前面，這三顆行星中有兩顆是宜居帶附近的巖石行星。由于低質量恒星通常很暗，所以不可能探測TRAPPIST-1的恒星傾角(自旋-軌道角)。但由于斯巴魯望遠鏡的聚光能力和新紅外光譜儀IRD的高光譜分辨率，該團隊能夠測量傾角。

研究發(fā)現傾斜度很低，接近于零，這是第一次測量像Trappist-1這樣極低質量恒星的恒星傾角，也是第一次對宜居帶中的行星進行Rossiter-McLaughlin測量。然而，該團隊的負責人，東京工業(yè)大學Teruyuki Hirano說：數據表明恒星自轉與行星軌道軸一致，但測量的精度還不足以完全排除小的自旋-軌道失調的可能性。盡管如此，這是首次檢測到類地行星的影響，更多的研究將更好地描述這個系外行星系統(tǒng)。

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博科園｜研究/來自：國立自然科學研究院

研究發(fā)表期刊《天體物理學》

DOI: 10.3847/2041-8213/ab74dc

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