擁有數(shù)學(xué)完美軌道的六個(gè)次海王星外部行星系統(tǒng)

這個(gè)稀少的有完美數(shù)學(xué)軌道的外部行星系統(tǒng)有六個(gè)“次海王星”——當(dāng)聽(tīng)到這個(gè)消息時(shí)即使當(dāng)時(shí)沒(méi)有麥克風(fēng)我也可以通過(guò)耳機(jī)聽(tīng)到房間的喘息聲，大家都為這一發(fā)現(xiàn)屏息、驚喜，這真的是一個(gè)非常好的發(fā)現(xiàn)

(圖片來(lái)源：CC BY-NC-SA 4.0, Thibaut Roger/瑞士國(guó)家能力研究中心行星組)

宇航學(xué)家發(fā)現(xiàn)一個(gè)不尋常的星系系統(tǒng)，這個(gè)星系系統(tǒng)距離我們僅100光年，有六顆行星緊密圍繞主星——它們之間的距離比較近，就像是太陽(yáng)系中距離太陽(yáng)最近的水星，不像是我們所在的地球和太陽(yáng)間的距離。自從十億年前被發(fā)現(xiàn)到現(xiàn)在一直是宇宙中巨大、穩(wěn)定的組成部分。

加那利群島天文研究所聯(lián)合作者埃瑞克保羅說(shuō)：“如果星系是帝國(guó)州大廈，我們只能看見(jiàn)并且辯識(shí)到從我們的角度能看見(jiàn)距離我們星球較近的行星，我們只是發(fā)現(xiàn)了我們的鄰居?！?/p>

100光年聽(tīng)起來(lái)很遙遠(yuǎn)，實(shí)際上這個(gè)系統(tǒng)距離我們不可思議的近，HD10067就坐落在后發(fā)座星座的靠近室女座的北部天空。HD10067的六顆行星呈現(xiàn)明亮的橘黃色，但沒(méi)有一顆是在宜居區(qū)域，就如我們所知星星周圍區(qū)域沒(méi)有適合的條件支撐生命，并且這些行星運(yùn)行的非?？?，一年時(shí)間僅9-55天。

這六個(gè)新發(fā)現(xiàn)行星在距離地球100光年外的新發(fā)現(xiàn)的行星系統(tǒng)HD10067中，研究這些星球可以等比例縮減六個(gè)新發(fā)現(xiàn)行星的軌道，當(dāng)每一個(gè)行星運(yùn)行匹配上相對(duì)應(yīng)變化的軌道頻率時(shí)，等比縮減發(fā)揮作用。

（無(wú)線電信息由波恩大學(xué)的HughOsborn通過(guò)動(dòng)畫(huà)的方式組合成注解背景圖案，航空航天局/麻省理工學(xué)院/凌日系外行星巡天行星/艾森庫(kù)魯斯生成了背景圖案）。

航空航天局的凌日系外行星巡天衛(wèi)星在2020年首次探測(cè)到這顆行星時(shí)，天文學(xué)家們就很早意識(shí)到與次海王星至少有兩次打交道的，這些行星大約是地球的兩到三倍，有蓬松的大氣。研究報(bào)告的合著者、芝加哥大學(xué)的拉斐爾盧克說(shuō)，在泰斯科技技術(shù)公司的探測(cè)結(jié)果出來(lái)后不久，北方天空就消失在地平線以下了，這就意味著該小組只有一個(gè)月左右的時(shí)間用地面望遠(yuǎn)鏡來(lái)確認(rèn)這一發(fā)現(xiàn)。

兩年后，從TESS對(duì)同一片天空的采集數(shù)據(jù)和航天局的系外行星特征衛(wèi)星（Cheops）對(duì)該恒星進(jìn)行了更詳細(xì)的觀測(cè)，科學(xué)家們證實(shí)了該系統(tǒng)中存在第三顆系外行星。

這六顆行星圍繞它們的中心恒星HD110067，以一種和諧的節(jié)奏運(yùn)行，每隔幾周行星就會(huì)排成一行。(圖片來(lái)源：航空航天局)

剩下的三顆外行星運(yùn)行軌跡與TESS星光數(shù)據(jù)不符，被歸因于由于繞軌運(yùn)行行星引起，而這些三顆被證實(shí)的行星軌道幾乎完美地存在于科學(xué)家所說(shuō)的共振中。即第一顆行星繞第二顆行星公轉(zhuǎn)三周，接下來(lái)的兩顆行星間也發(fā)生了完全相同的動(dòng)態(tài)演變。通過(guò)計(jì)算，第四顆行星為每三顆第五顆行星繞恒星公轉(zhuǎn)四周，第五顆行星是每三顆最外層行星繞恒星公轉(zhuǎn)四周。

在我們自己的太陽(yáng)系中，冥王星與海王星也有類似的共振（海王星每繞太陽(yáng)三周，冥王星就繞太陽(yáng)兩周）。凱勒羅克利夫是新罕布什爾州達(dá)特茅斯學(xué)院研究系外行星大氣的研究生，他沒(méi)有參加新課題研究，他在空間網(wǎng)站上稱：“這個(gè)系統(tǒng)將幫助我們回答問(wèn)題，而不需要梳理所有不同的系外行星系統(tǒng)”。這6顆行星圍繞著同一顆恒星運(yùn)行，且自形成以來(lái)它們的位置沒(méi)有改變過(guò)，因此天文學(xué)家可以僅利用這一系統(tǒng)，通過(guò)比較這6顆行星的各種參數(shù)，包括它們的成分，來(lái)更好地了解行星系統(tǒng)的形成和演化過(guò)程。

這六顆行星圍繞著它們的中心恒星HD 110067以和諧的節(jié)奏運(yùn)轉(zhuǎn)，每隔幾個(gè)軌道就有行星排成一行（圖片來(lái)源：帝博羅杰，NCCR行星）The six planets orbit their central star HD 110067 in a harmonic rhythm with planets aligning every few orbits. (Image credit: Thibaut Roger, NCCR Planets)

盧克是第一個(gè)從宇航局艾姆斯研究中心確認(rèn)外行星被確認(rèn)的人，他回憶說(shuō)，他是在一次會(huì)議上把這個(gè)消息告訴團(tuán)隊(duì)其他成員的?！斑@就像研究一種植物——也許是一朵花的花瓣顏色——可以告訴我們它生長(zhǎng)的土壤。HD110067有很多令人興奮的事情要做?！?/p>

盧克說(shuō)：“當(dāng)知道這個(gè)消息時(shí)，我甚至可以通過(guò)耳機(jī)聽(tīng)到房間里清晰的喘息聲，這真是一個(gè)讓人驚喜的發(fā)現(xiàn)?！?/p>

這個(gè)擁有長(zhǎng)鏈行星的完美共振系統(tǒng)是一個(gè)罕見(jiàn)的發(fā)現(xiàn)。伯爾尼大學(xué)的研究合作者休奧斯本說(shuō)，這是一件“我們?cè)趯W(xué)校學(xué)習(xí)但并不能應(yīng)用于自然界的研究結(jié)果?！彼?tīng)到這個(gè)發(fā)現(xiàn)，感到“又震驚又高興”。通常我們做預(yù)測(cè)，大自然會(huì)找到一種方法來(lái)做一些不太符合我們預(yù)期的事情。

當(dāng)行星從塵埃的原行星盤(pán)中誕生時(shí)，它們開(kāi)始處于共振狀態(tài)，但這些微妙的軌道往往會(huì)由于外來(lái)恒星經(jīng)過(guò)或支配行星而失去平衡，這些行星比系統(tǒng)中的其他行星大，越運(yùn)行也越靠近。我們的太陽(yáng)系也發(fā)生過(guò)這種情況，但HD 110067在任何這樣的中斷期間似乎都保持著令人印象深刻的穩(wěn)定性，我們用數(shù)學(xué)理論來(lái)預(yù)測(cè)這些軌道，而大自然確實(shí)與這些軌道相吻合，這是一個(gè)美妙的時(shí)刻。

研究這些行星甚至可以解釋為什么許多太陽(yáng)系，包括我們自己的太陽(yáng)系，缺少一個(gè)次海王星，盡管這種類型的行星是銀河系中最常見(jiàn)的類型。在我們的宇宙一角，木星被認(rèn)為在塑造我們系統(tǒng)機(jī)器行星早期進(jìn)化中發(fā)揮了決定性作用，可能吞噬了所有可用的材料，以至于一個(gè)次海王星大小的行星沒(méi)有機(jī)會(huì)合并。

日內(nèi)瓦大學(xué)的研究合著者Adrien Leleu說(shuō)：“新發(fā)現(xiàn)行星系統(tǒng)是進(jìn)一步研究的黃金目標(biāo)，因?yàn)楫?dāng)形成行星的原星盤(pán)消散時(shí)，它看起來(lái)就像大多數(shù)系統(tǒng)一樣。

科學(xué)家們?cè)谛侣劙l(fā)布會(huì)上分享：在接下來(lái)的幾個(gè)月里，研究小組測(cè)量這些行星的質(zhì)量，這將有助于深入了解該系統(tǒng)的化學(xué)構(gòu)成。這樣就可能對(duì)這些行星的進(jìn)化進(jìn)行某種程度的逆向工程，以更好的了解它們的形成機(jī)制。

BY:Sharmila Kuthunur

FY: 志愿者何丹懷（懐）

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