[圖文]科學家解開類木星大小與主恆星的逆向軌道運行之謎
一些熱木星行星與主恆星保持逆向軌道運行,目前這一謎團已揭曉。科學家稱,這是由於行星系統內另一顆巨大行星對這顆熱木星行星產生引力干擾所致
目前,科學家解開了類木星大小或者更大行星與主恆星的逆向軌道運行之謎。
迄今為止,現已探測發現500多顆系外行星,其中許多行星都具有奇特古怪的特性。科學家發現一些行星具有極端細長或高度傾斜的軌道,或者一些行星的軌道路徑非常接近主恆星。
此前科學家發現一種叫做「熱木星」的奇特行星,它們是近距離環繞主恆星的大型氣體行星,看上去環繞主恆星的軌道與主恆星的旋轉方向相逆。目前,天文學家現已發現的四分之一熱木星行星都具有奇特逆向軌道。
在這項最新研究中,科學家發現通常逆向行星伴隨著另一顆距離主恆星較遠的較大行星出現,這顆行星產生的引力牽引作用將擾亂逆向行星的正常軌道,最終將逆向行星之前的軌道完全翻轉,從而形成目前所觀測到的逆向運行行星。
不同尋常的行星系統
科學家認為熱木星有助於更好地理解行星是如何形成的。行星形成的基本理論是物質雲崩潰,並凝聚形成一顆恆星,隨後恆星被大量扁平的殘留氣體所環繞,而行星則從這個殘留氣體盤中孕育誕生。
美國芝加哥市西北大學天體物理學家弗雷德裡克-拉西奧(Frederic A. Rasio)說:「由於所有的恆星和行星都誕生於相同的漩渦氣體雲,當然行星系統內的所有星體都應當遵循著恆星的旋轉方向而旋轉運行。」
拉西奧是一位資深科學家,他帶領西北大學一支研究小組揭開了逆向行星的形成之謎,目前,這項研究報告發表在5月12日出版的《自然》雜誌上。
古怪的行星
研究人員猜測,熱木星行星最初都在正常軌道下運行,逐漸地扭曲改變軌道。這意味著巨大行星與主恆星距離遙遠,就像木星在太陽系中的位置。
拉西奧說:「並不是有很多的因素能夠顯著改變一顆大型行星的運行軌道,這樣的因素顯而易見——在該行星系統中較遠位置有另一顆大型行星對該行星的運行軌道產生干擾。」
研究人員使用計算機模型演算出一個行星系統內兩顆較大氣體行星共存位於邊緣區域時所發生的軌道變化,拉西奧說:「通過一系列的演變步驟,使我們理解了此類行星系統所發生的變化,並精確地計算機模擬呈現出最終的結果。」
恆星與行星之間的潮汐引力
兩顆行星會發生交互引力作用,有時兩顆氣體巨型行星的內部軌道將緩慢地被延長,接近形成類似針外形的軌道。之後當行星運行至最接近恆星的軌道時,恆星與行星將產生交互潮汐作用。
潮汐作用是一種較小的引力牽引,就像月球和地球之間產生的潮汐作用力,導致地球海洋出現有規律的潮汐變化。而行星系統內產生的潮汐作用力就像摩擦力,可消散能量,並導致行星軌道收縮。
有時當行星系統內出現潮汐時,行星的軌道方向將發生改變,使它與其它行星不在同一個表面上。偶爾該軌道也會較大程度地改變,甚至徹底翻轉過來。
拉西奧說:「我們首次揭曉了逆向行星的形成之謎,這是因為我們基於此前研究人員未進行過的計算機模型計算過程。其基本物理特性就像是牛頓力學,它源自宇宙自然變化,通過細微的漸變過程形成目前令人難以置信的結果。」