三體世界或將存在:第一次發現了一顆圍繞3顆恆星運行的系外行星

知新了了 發佈 2021-10-05T00:45:05+00:00

現在,科學家們又發現了他們認為可能是天文學上的第一次發現:一顆系外行星圍繞著一個由三顆恆星組成的系統運行,也被稱為恆星三元組。

在我們的太陽系,天空中只有一顆恆星,可能有點古怪。銀河系中的大多數恆星實際上至少有一個受引力束縛的恆星伴星,這意味著像「塔圖因」(《星球大戰》電影中天行者家族的故鄉行星)這樣的兩星世界應該是宇宙中相對常見的。

然而,恆星系統也不僅限於最多兩顆恆星。 我們曾經發現了多達七顆恆星以複雜的軌道舞蹈結合在一起的系統。 現在,科學家們又發現了他們認為可能是天文學上的第一次發現:一顆系外行星圍繞著一個由三顆恆星組成的系統運行,也被稱為恆星三元組。就像劉慈欣筆下描繪的「三體世界」一樣。

需要明確的是,以前曾在三元系統中發現過系外行星 —— 僅圍繞系統中的一顆恆星運行。 不過,如果這次的新發現能得到證實,這顆系外行星是圍繞所有三顆恆星運行,這是以前從未見過的。

上圖:觀測到的獵戶座GW系統。

銀河系中的恆星通常不是孤立誕生的。它們的誕生地是大量的分子雲,稠密的氣體團在重力作用下坍塌。

當這些團塊旋轉時,雲中的物質形成了一個圓盤,並吸積到正在形成的恆星上。如果這個圓盤碎裂,另一顆恆星,或者多顆恆星,就會在同一個地方開始形成 —— 一個小小的恆星兄弟家族。恆星形成後,盤狀物的剩餘部分可以繼續形成行星。

據估計,大約40%到50%的恆星有一個雙星伴星,另外20%的恆星系統有三顆或更多恆星。

這些系統的引力相當複雜,這可能會使較小的物體難以留在周圍。但儘管如此,大約2.5%的系外行星位於這些由三顆或更多恆星組成的多個系統中。

迄今為止,已經在三元系統中發現了大約32顆系外行星。 然後出現了一個名為「獵戶座GW(GW Orionis)」的系統。

「獵戶座GW」距離我們大約1300光年,由於它周圍環繞著一個巨大的、錯位的原行星盤,環繞著所有三顆恆星,因此引起了天文學家的注意。

通過使用強大的阿塔卡馬大型毫米/亞毫米陣列(ALMA),天文學家證實了該系統的其他一些東西:原行星盤上有一個巨大的缺口。

根據我們的行星形成模型,原行星盤的間隙很可能是由行星形成造成的。當它們圍繞恆星運行時,這些行星會在它們的軌道上吸走塵埃和氣體,清除它們並留下空隙。

而在「獵戶座GW」中,事情並不一定如此明確。 因為這三顆恆星會產生一個複雜的引力場,所以,盤中任何奇怪的特徵都有可能是由恆星本身造成的。

之前的分析表明,情況可能並非如此;僅靠恆星之間的引力相互作用不足以在圓盤上刻出一個缺口,可能的解釋是一顆正在形成的系外行星。

現在,一項新的分析認同了這一解釋。在拉斯維加斯內華達大學天文學家傑里米·斯莫爾伍德的領導下,一組研究人員整合了N體和三維流體動力學模擬,重建了「獵戶座GW」系統的模型。

他們發現,就像之前的研究人員認為的一樣,恆星產生的扭矩不足以分裂原行星盤。

相反,罪魁禍首很可能是一顆正在形成的氣態巨星,比如像木星,或者可能是多顆氣態巨星。我們還沒有看到系外行星本身,這意味著仍有懷疑的空間,但兩項獨立的研究成果之間的一致意見,似乎有利於對「嬰兒系外行星」的解釋。

這可能意味著行星的形成過程,可能能夠在比我們預期的更極端的條件下生存下來,比如像三顆恆星周圍的太空這樣的複雜環境。

研究人員表示:「這真的很令人興奮,因為它使行星形成理論變得非常可靠。這可能意味著行星的形成比我們想像的要活躍得多,這很酷。」

最後,該團隊希望天文學家能夠在即將進行的對「獵戶座GW」系統的觀測中,直接看到這顆或幾顆系外行星。如果如願,三體世界就可能真的存在了。


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