1300光年外,首次發現繞3顆恆星公轉的行星,太特殊了

姿勢分子knowledge 發佈 2021-10-06T06:43:15+00:00

在小說《三體》中,劉慈欣描述了一個位於三合星系統南門二中的行星,以及這顆行星上詭異的生命三體人。有趣的是,小說發表的時候,人類還並不知道這裡是否真的有行星。

在小說《三體》中,劉慈欣描述了一個位於三合星系統南門二(半人馬座α)中的行星,以及這顆行星上詭異的生命三體人。

有趣的是,小說發表的時候,人類還並不知道這裡是否真的有行星。後來,科學家們才在南門二中的比鄰星周圍確認了系外行星的存在,並命名為比鄰星b。對於這部小說的愛好者來說,更喜歡稱之為三體行星。

誠然,和地球相比,「三體行星」上的氣候變化更加劇烈,其表面環境勢必更加詭異。但是它也未必能在這方面獨占鰲頭,最近,科學家們又在宇宙中發現了更加詭異的「三體行星」,和比鄰星b相比,有過之而無不及。

你可能會納悶:怎麼除了三體行星外還有三體行星呢?

實際上,在宇宙中,像太陽這樣孤獨的恆星是少數,只不過我們生活在太陽系,覺得孤獨的恆星理所當然。當科學家們利用望遠鏡發現越來越多的恆星後才發現,宇宙中大部分恆星都有自己的同伴。

科學家估計,在我們的銀河系中,有差不多40%-50%的恆星都有一個同伴,和它組成雙星系統,這就占了全部恆星的一半左右。除此之外,還有差不多20%的恆星處於三合星甚至更大的系統中。目前已知最最複雜的恆星系統,甚至包含了7顆恆星,彼此的引力干擾使每一顆恆星的運行規律都極其難以捉摸。

對於科學家來說,當一個系統中有2個天體時,我們可以通過物理學定律計算它們的運行規律。一旦再出現一個天體,那麼這個系統的長期運行規律是不可能被預測出來的,這就是著名的三體問題,這個理論在19世紀末被數學家龐加萊所證明。

正因如此,三體系統就顯得更加神秘也更加引人關注,小說中的「三體星」也因此更加引人入勝。

但正如我們說的,南門二絕非宇宙中唯一的三合星系統,比鄰星b也絕不是唯一存在於三合星系統中的行星。科學家推測,在我們的銀河系中,大約有2.5的系外行星處於三合星或者更多恆星組成的系統之中。

在現實中,科學家也的確不止發現了一顆「三體星」,包括比鄰星b在內,一共有32顆處於三體系統中的系外行星被發現。

可是,當他們看到獵戶座 GW的時候,還是吃了一驚。

顧名思義,這個系統位於獵戶座方向,距離我們大約1300光年。在這個系統中,集中了太多值得科學家注意的要素——三顆恆星,一顆行星,還有一個原行星盤。

原行星盤又是什麼?

我們知道,銀河系中的恆星,都是從巨大的星際分子雲中坍縮形成的。當一顆恆星形成的時候,它沒有辦法將整個分子雲中所有的物質全部吸收,還會殘留下大量的物質。這些物質在引力的作用下旋轉並集中在一個平面上,呈圓盤狀,故而稱為原行星盤。

如果這裡的物質足夠多,那麼就會形成其他恆星,組成雙星或者更大的系統。如果物質已經很少了,那麼就會逐漸在引力作用下形成圍繞恆星公轉的行星。而且,這裡的行星也未必是一口氣形成的,有些年長的行星形成時,它的「弟妹」仍然還在殘留的原行星盤中等待出生。

在獵戶座 GW中,就是這樣的情況。

科學家們利用位於智利的阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波陣列(ALMA)對獵戶座 GW時,發現了它的原行星盤。在這個原行星盤中,還有一個巨大的缺口。

這個缺口很明顯,就是一顆系外行星。它在運行的過程中,會清除自己軌道上的物質,就像是在一塊平整的土地上犁出了一道溝。這種利用原行星盤上的缺口發現系外行星的手段,也不是第一次用了。

不過,話也不能說得這麼肯定,凡事總有例外。此前利用這個方法發現的系外行星,都處於比較穩定的恆星系統中。然而,獵戶座 GW是一個三體系統,誰也不敢保證,原行星盤上的巨大缺口不是來自於三顆恆星形成的詭異引力所刻畫出來的。

所以,想要確定這是一顆系外行星,科學家必須拿出證據。

最終,科學家們還是找到了方法,內華達大學的天文學家Jeremy Smallwood和他的團隊,對這個系統進行了建模,他們綜合考慮了N體問題以及三維流體力學等理論進行了模擬,試圖破解這個原行星盤巨大缺口的誕生之謎。

結果正如此前猜測的那樣,三顆恆星形成的力不足以讓原行星盤像觀測到的那樣裂出巨大的溝壑,導致這個裂縫的就是一顆行星,而且是一顆類似於木星這樣的氣體巨星——當然,也可能是不止一顆行星。

由於科學家們還沒有直接觀測到隱藏的行星,所以目前仍然有被推翻的可能性,但是這裡存在行星的概率確實非常高了。而且,一旦這顆行星被確認,它將是一種全新的「三體行星」——同時圍繞著三顆恆星公轉的行星!

三合星系統中的系外行星已經不是第一次發現了,但是像這顆行星一樣圍繞著3顆恆星公轉的,還是頭一次被發現。

就拿大家熟悉的比鄰星b為例,它的確是大家心目中的「三體星」,位於三合星系統中,但是,這個三合星系統卻和大家想像的並不相同。在這個系統中,南門二A和南門二B這兩顆恆星相互圍繞著旋轉,而比鄰星則是繞著這兩顆恆星組成的系統公轉。至於比鄰星b,它只是比鄰星的行星,圍繞比鄰星公轉。

Smallwood介紹:這樣的發現非常令人興奮,因為這意味著行星的形成環境可能比我們想像的要更加極端,同時也意味著銀河系中的極端系外行星要比想像中多得多。

至於這樣的行星上是否也會像三體星一樣有生命,目前還不是科學家們想要了解的問題,畢竟獵戶座 GW系統中的是氣體行星,而且還處於形成早期,根本來不及孕育生命。

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