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行星中那些古怪的家伙

见惯了太阳系中按部就班的行星,你是否知道宇宙中还有许多奇特的行星呢?今天,我们一起来见识一下吧。

聚会行星

太阳系中目前有八大行星,它们的运行轨迹互不重叠,而且彼此差距巨大,就像一群一生中从不相遇的陌生人。但在其他星系,有些行星并非如此,它们时常会聚在一起,好似举办着盛大的晚会。

天文学家通过研究美国宇航局的凌日系外行星探测卫星(TESS) 的数据,找到了距离地球约200光年的恒星TOI-178的六颗行星。天文学家曾认为,这颗恒星只有两颗行星,但近期的研究发现了另外四颗。而这六颗行星之所以如此难找,是因为它们常常“相聚”,以至于折射的光线相互重叠,就像同一个星体发出的一样。

TOI-178恒星系的六颗行星

六颗行星中的五颗有着相似的轨道,它们绕TOI-178运行的周期分别为3、6、10、15和20天。这意味着它们时常会对齐,比如第一颗行星绕到第二圈时就会与第二颗行星重叠一次,第三颗行星绕到3/5圈时会遇上第二颗行星等。每当这时,某颗行星的光线被遮挡,天文学家就发现不了被挡住的行星了。

这种现象在太阳系是难以想象的,因为水星、金星、地球和火星的大小和密度相近,一旦它们的轨迹也如此相近,很容易就会发生“碰撞”事故,将彼此撕扯成碎片。而在TOI-178星系中,行星们的大小相差不大,直径大约是地球的1.1到3倍,但密度却相距甚远,有的是类地行星,但它的邻居却是密度仅为海王星的一半的疏松气态行星。这种排列方式允许它们以相近的轨迹运动,而不会相撞。

如果有生物居住在其中一个行星上,它们将常常观赏到日食和“五星连珠”等奇妙的天文现象。

多祖行星

太阳系中所有行星只有一个“父亲”,那就是我们的太阳。但是,如果有的行星绕着多个恒星运转会发生什么事呢?

其实,在宇宙中,两颗恒星距离相近、相绕旋转的现象并不少见,甚至有天文学家认为,双星系统的数量比太阳系这样的单星系统还要多很多。不过绕着多恒星运行的行星并不多见,也许是因为行星在这样的系统中运转实在是“极限运动”,很容易就尸骨无存吧。

美国宇航局的开普勒太空望远镜在寻找双星系统的过程中居功至伟,它曾发现许多个双星系统及其行星,比如在目前已发现的总数不多的双星行星中,它就找到了开普勒-16b、开普勒-47b和开普勒-47c等三颗。双星行星通常不适合生物生存,尤其如果它距离恒星过近的话,比如开普勒-47b。开普勒-47b与主恒星之间的距离比水星到太阳的距离还要小得多,生物生活在这个星球上,会很快死于高温和缺氧。

拥有三个“父亲”的HD-131399Ab(想象图)

距离恒星较远,也不见得是一件好事。开普勒-16b绕行的双恒星开普勒-16A和开普勒-16B的质量分别为太阳质量的69%和20%,这两颗恒星彼此距离很近,平均仅为地日距离的五分之一。相近的质量和距离导致它们对开普勒-16b的引力较为接近,因此开普勒-16b就像拔河线,被两颗恒星的引力时而拉向一侧,时而又拉向另一侧。这样,行星的运行轨迹就会不断变化,可能有时离恒星极为遥远,天气变得极寒;时而距离某颗恒星过近,酷热难当。

在多祖行星上生活,将很难见到黑夜,当行星运行到轨道的一端、开始朝着另一颗恒星移动时,这颗恒星会忽然从天空的另一端升起,有时候还能看到多颗“太阳”同时挂在天上的奇特景象。HD-131399Ab距离地球340光年,它同时环绕三颗恒星运行。HD-131399Ab的公转周期是550个地球年,由于它的“父亲”很多,平均半个星球年才会迎来一次落日,也就是说,相当于地球上275年的时间才会看到一次落日。

对舞行星

在我们的太阳系中,大行星彼此远离,又各自被小得多的卫星环绕。科学家认为,这种架构形成的原因是:聚集在环绕年轻恒星的原行星盘中的尘埃团,演化成岩石块;这些岩石块在轨道中大量吸收物质,最终成为行星,剩余的物质则形成了卫星。

可是,依照这个大略的描述,到底怎样的星体能称之为行星,怎样的星体又被称为卫星呢?在行星系统内,行星与卫星按照轨道区分,直接绕恒星的就是行星,绕行星的是卫星。但双星的情形模糊了行星与卫星的区别,如果两颗相互绕行的星球大小非常接近,毫无疑问会被归类于双行星;如果大小差别非常大,则小星体是卫星;而介于前两种情况之间,即两星体大小相当又具有一定区别时,则难以区分开来。

行星HR 5183b的公转轨道十分扁长

比如我们曾经误以为是太阳系第九大行星的冥王星被“开除”行星籍,是因为发现了越来越多的与它质量相当甚至略大于它的星体。在这种情况下,与冥王星质量相近的卫星冥卫一是否还该被称为卫星呢?

2006年召开的国际天文学联合大会确定了冥王星的新身份:矮行星。但迄今为止,冥卫一的定位仍有争议,有人认为它是矮行星,有人认为它是卫星。其实,由于质量差异并不过于悬殊,冥王星与冥卫一的引力中心不在冥王星之上,而是落在这两个天体之外,因此其中一个并不是真正绕着另一个在公转,按照新的行星标准,冥卫一也可被确认为矮行星。这样的话,相互环绕的冥王星与冥卫一将成为太阳系首对确认的双行星,即像跳交谊舞一样互相绕着对方运动的两个行星。

如果在宇宙的某个角落,也存在这样的双行星,且它们都处于宜居地带,比如地球拥有一个孪生兄弟,这两个双星中会不会演化出生命呢?双星及其中的生命又会发生什么有趣的故事呢?让我们期待天文学家更多的发现吧。

回旋行星

行星的运行轨迹总是椭圆形或近圆形的吗?事实并非如此,比如天文学家在距地球约100光年处发现的行星HR 5183b。这颗行星的轨迹就像一个巨大的回力标,呈现出一个极长的环状。如果将这种轨道与太阳系的行星轨道进行对比的话,HR 5183b运行半圈约相当于从海王星之外运行到木星轨道附近,以至于它的公转周期也在45~100个地球年之间浮动,换句话说,HR 5183b的四季及气候是变幻莫测的。

之所以会这样,天文学家推测,HR 5183b附近曾经有一颗不小的星体,它的引力使这颗系外行星发生了偏转。众所周知,巨型行星最初在圆形轨道上形成,与主恒星赤道平面保持一致。随着恒星系统的进化,如果行星的运行轨道被同一个系统中的其他大型天体所扰乱,很可能使其轨道变得越来越不像圆形。

而行星轨道形状的改变还可能更加剧烈。当行星飞速掠过其主恒星时,在每次近距离的交汇中,行星与主恒星彼此之间的潮汐力剧增,行星轨道的近日点和远日点之间受力的不均会导致轨道变得更加扁长。

根据这一规律,天文学家们已测算出近百颗系外行星的轨道倾斜角,其中36颗行星的倾斜角超过20度,以狭长的椭圆形绕其主恒星运行。但迄今为止,HR 5183b仍是天文学家发现的唯一一颗以如此极端的轨道绕其主恒星运行的行星。

宇宙很大,其中的星体也具有各式各样的奇特之处,远超人类的想象,这正是宇宙探索让人着迷的原因吧。

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