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天文学家揭示:地球为何“歪着膀子”遛弯

  一个新的理论暗示,一颗年轻的恒星或许会对另一个发展中的恒星系统猛拽一把,从而使得围绕它们的行星以一个倾斜的轨道运转。这一想法可能也解释了就在家门附近的一个存在已久的谜——为什么地球轨道相对于太阳赤道倾斜了7°。

  1995年,瑞士天文学家有了第一颗“热木星”的惊人发现,这是一种近距离环绕其母星运转的气态巨行星。为了解释这一奇异的发现,理论学家提出,行星形成时距离恒星很远,但后来通过在曾环绕恒星的由气体与尘埃构成的原行星盘中运转而逐渐向内迁移。在这种所谓的盘迁移过程中,行星依然停留在原行星盘中,因此其轨道的倾斜程度与母星相匹配。

  然而当天文学家在2008年开始在倾斜甚至反向轨道中寻找热木星时,盘迁移理论遭受了沉重打击。这种任性的行星似乎成为“暴力”的受害者:其他行星的引力有可能将它们踢到独特的轨道上。

  如今,美国马萨诸塞州剑桥市哈佛-史密森天体物理学中心的天文学家Konstantin Batygin表示,是时候给“和平”一个机会了。他说:“一旦你考虑到行星系统通常诞生在多恒星环境中的事实后,方向偏离的轨道实际上便是盘迁移的一个自然结果。”并强调,许多恒星都有自己的伴侣。在日前的《自然》杂志网络版上,Batygin计算了一颗年轻恒星的原行星盘是如何被环绕前者的第二颗恒星所扭曲的。当一颗巨行星通过这个倾斜的盘螺旋向内运动时,它最终将沿着这条路重重地撞在母星的赤道上。

  曾测量了几颗热木星倾斜轨道的剑桥市麻省理工学院(MIT)的天文学家Josh Winn说:“我认为这是一个完全合理的想法。最好的一件事就是我们可以测试它。”Winn指出,如果Batygin是对的,那么这种不重合性便应该在缺乏热木星的恒星系统中很常见,这是因为倾斜的原行星盘并不需要热木星的存在。迄今为止,美国宇航局(NASA)的开普勒探测器仅仅测量了一个多行星系统的倾斜情况——在恒星“开普勒30”周围有3颗行星,所有的行星都可以将它们的轨道与恒星的赤道对齐。未来,Winn计划观测其他的多行星系统,并测试Batygin的理论。

  另一个多行星恒星系统已经有了一个倾斜的例子,那就是地球本身。“我认为在银河系的某处,有一颗恒星应该为我们的倾斜负责。”Batygin说。他推测,太阳曾有一颗伴侣恒星——从而使太阳星云倾斜了7°,并在行星出现后逃离。

  然而许多其他的系统依然拥有2颗或3颗恒星。太阳系附近的邻近阿尔法人马座便包含有3颗恒星,而第二颗最亮的恒星则拥有一颗与地球质量类似的行星。Batygin预测:“这是一个好机会,天文学家将在阿尔法人马座系统中发现不重合性。”阿尔法人马座的两颗最亮的恒星靠得足够近,从而导致每一颗恒星都能够使另一个恒星系统发生倾斜。

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