天文學家剛剛發現惑星系與太陽系相似的另一個關鍵點
天文學家剛剛發現惑星系（TRAPPIST-1）與太陽系相似的另一個關鍵點
（圖解：惑星系Trappist-1。圖源：NASA Science）
惑星系（Trappist-1）是我們銀河系的鄰居中最吸引人的星系。它距離我們只有40光年，有七顆岩石系外行星，其中三顆位於宜居帶內。但是光憑這點不足以證明它真正適合人類居住，因此天文學家一直在尋找這個星系的特徵，以告訴我們更多關於它的歷史。
現在，有一項驚人的新研究發現，惑星系的系外行星軌道類似太陽系的行星軌道，是一個在赤道周圍的平面，圍繞著中心，有點像黑膠唱片。
（圖解：TRAPPIST-1和太陽系軌道對比。圖源：Wikipedia）
這項發現將使天文學家們能夠探測該星系的動力學歷史，從而使得星系模型更加準確，而且還能實現對系外行星的宜居性進行篩選排除。但是，在恆星周圍發現行星就意味著它們基本上以與它們形成時相同的傾角運行，所以這使得系統的運行狀態更容易研究。
截至目前，天文學家們已經在銀河系發現了超4000個系外行星，這些發現表明太陽系是多麼的普通又不普通。而且，天文學家已經對不少系外行星的軌道排列進行了測量，許多近軌道氣態巨行星表現出恆星傾角，即一顆恆星的系外行星以與恆星自轉軸成斜角的方式運行。
多行星系統往往不那麼傾斜，以前從沒有人測量過多岩石的、像地球一樣的惑星。因為恆星傾角是基於羅斯特-麥克勞克林效應（Rossiter-McLaughlin effect）測量出的，這種效應很難在像惑星一樣小而微弱的恆星上被觀測到。
（圖解：Trappist-1行星表面的藝術想像圖。圖源：Spitzer）
惑星系是如何運作的呢？當我們在觀察運行中的恆星時，旋轉著靠近我們的一側發出的光將被壓縮成更高的頻率，更靠近光譜的藍色端，這稱之為藍移。另一方面，旋轉著遠離我們的一側發出的光被拉伸成較低的頻率，稱為紅移。
當一個行星圍繞著那個恆星運動時，你可以根據首先被阻擋的波長類型來判斷它的行進方向。這顆系外行星投射出一個行進的都卜勒陰影，產生一種扭曲，可用於直接模擬軌道傾角。
惑星是一個紅矮星，這意味著它很小而且微弱。所以在以前，羅斯特-麥克勞克林效應很難被觀測到，但是現在位於夏威夷的昴星團望遠鏡（又叫斯巴魯望遠鏡，Subaru Telescope）最近配備了紅外都卜勒 (IRD)，這是一種解析度足夠高的新型紅外光譜儀，可以將其識別出來。
（圖解：位於夏威夷的斯巴魯望遠鏡。圖源：Subaru Telescope官網）
幸運的是，接下來在2018年8月31日的晚上，惑星的三顆系外行星將會經過這顆恆星，研究團隊便可以採集到大量的觀測數據。他們採集完數據後發現，其中只有一顆行星顯示了都卜勒陰影，但是這也說明了軌道傾角幾乎為零。
不過因為還有相當大的誤差幅度，我們還不能下定結論，不能完全排除軌道錯位的可能性，但是這個發現確實為惑星系統提出了一些有趣的可能性。
（圖解：TRAPPIST-1 行星經過其宿主恆星的概念圖。圖源：Wikipedia）
在恆星形成的過程中，被一個大而平坦的盤狀塵埃和氣體包圍著。當恆星完整形成後，剩餘的塵埃和氣體形成了系統中其餘的部分。這就是為什麼太陽系的行星排列得如此整齊，而不是四處散落——因為沒有任何東西擾亂它們的排列，所以它們只是原地不動。
如果惑星的系外行星處於一個整潔、平坦的赤道平面上，則他們很有可能就待在出生地。然而，行星聚集在離它們恆星很近的地方，這意味著這種緊湊的安排可能是逐漸向內遷移的結果，而不是任何其他破壞性的因素導致的。
這也意味著沒有大的引力擾動更有可能產生和平的、宜居的行星，儘管我們仍然需要更多的審查才能得出此結論。
但就目前為止，團隊的工作已經是一種巨大的進步。「就我們所知，我們對惑星系都卜勒頻移的觀測是人類第一次對這樣一個低質量的恆星進行的觀測，儘管數據十分有限。」他們在論文中寫道。「沒有其他的研究結果是關於溫度低於3500k的恆星的。通過使用 IRD 和其他新的高解析度紅外光譜儀進行額外的觀測，將為了解低質量恆星周圍行星系統的軌道結構打開一個新窗口。」
BY: MICHELLE STARR
FY: 小倩
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