從“塔圖因行星”天空升起兩個(gè)“太陽(yáng)”
電影“星球大戰(zhàn)”展現(xiàn)了天行者的家園——沙漠行星塔圖英,在塔圖英的行星世界,人們看到了兩個(gè)太陽(yáng)“東升西下”的美景。行星塔圖英繞兩顆主恒星轉(zhuǎn)動(dòng),而我們的地球繞一顆太陽(yáng)恒星旋轉(zhuǎn)??茖W(xué)家曾認(rèn)為,只有非宜居性的巨型氣體行星繞雙主恒星旋轉(zhuǎn),巖石態(tài)或固體行星不會(huì)出現(xiàn)在雙主恒星的公轉(zhuǎn)軌道上??茖W(xué)家經(jīng)過數(shù)學(xué)模擬的計(jì)算發(fā)現(xiàn),好似塔圖英沙漠行星的類地或固態(tài)行星廣泛地分布在宇宙之中。
猶他大學(xué)的天體物理學(xué)家本·布羅姆利尼和斯密森尼天體物理中心的斯考特·凱尼恩在合作研究中確信,塔圖英行星上的日落景象十分尋常,“兩個(gè)太陽(yáng)”的升起和落下構(gòu)成了一幅壯美的圖畫。兩位科學(xué)家模擬的結(jié)果表明,在靠近雙恒星系一個(gè)小區(qū)域的外側(cè),氣體巨行星和巖石態(tài)行星都有形成的可能,它們似乎在單一主恒星的周圍形成。在兩位科學(xué)家模擬的圖景中,行星繞雙主恒星轉(zhuǎn)動(dòng)十分普遍,好似行星繞單一的恒星轉(zhuǎn)動(dòng)。
《天體物理學(xué)》雜志邀請(qǐng)同行專家評(píng)議和鑒定他們的成果。兩位科學(xué)家撰寫了題為“行星在雙主恒星周圍形成,塔圖英的行星世界容易形成”的論文,他們的研究成果不同于電影“星球大戰(zhàn)”的場(chǎng)景,充斥了抽象的數(shù)學(xué)方程。兩位科學(xué)家對(duì)微型行星在雙主恒星的周圍如何形成和旋轉(zhuǎn)的問題進(jìn)行了研究,“微型行星”是小尺度的巖石行星,在撞擊和擠壓作用下最終能形成大尺度行星。

通過灰塵顆粒的聚集形成了行星,在急速旋轉(zhuǎn)的行星盤中誕生了行星系,由氣體和塵埃形成的行星一般繞主恒星轉(zhuǎn)動(dòng)。行星不是在人們想象的某種“優(yōu)雅的宇宙”中誕生,它們?cè)杏凇芭K兮兮”的塵土飛揚(yáng)環(huán)境。好似在床底下堆積的灰塵,灰塵越積越厚,顆粒越聚越大。通過顆粒物的堆積和巖塊的聚攏形成了行星。當(dāng)行星在雙主恒星的周圍形成時(shí),雙主恒星攪亂了氣體和塵埃??茖W(xué)家確立了行星的“最圓軌道”,行星實(shí)際的運(yùn)動(dòng)軌跡為橢圓,在橢圓軌道公轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生次數(shù)不等的波動(dòng)現(xiàn)象。周期性引力帶來(lái)了行星波動(dòng)性的橢圓軌道,兩個(gè)位于中心的主恒星對(duì)行星的公轉(zhuǎn)產(chǎn)生了引力拖動(dòng)。
雙主恒星與單主恒星不同,當(dāng)小尺度的行星繞雙主恒星轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),雙主恒星產(chǎn)生了引力拖動(dòng),小尺度行星的轉(zhuǎn)動(dòng)軌跡發(fā)生了交叉。高速轉(zhuǎn)動(dòng)的小尺度行星有可能出現(xiàn)破壞性的碰撞事件,阻礙了自身的正常演化。地球尺寸一類的行星可能出現(xiàn)在雙主恒星的周圍,最圓的行星軌道實(shí)際上呈橢圓形,小尺度行星很有可能在雙主恒星的周圍運(yùn)轉(zhuǎn)了成千上萬(wàn)年,避開了由軌道交叉產(chǎn)生的碰撞,模擬計(jì)算的結(jié)果表明,塔圖英行星在宇宙中極為常見。
開普勒太空望遠(yuǎn)鏡目前已發(fā)現(xiàn)了一千多顆行星,其中包括了處在宜居帶的巖石態(tài)行星,宜居行星距離主恒星不是很近,表面溫度不是很熱;宜居行星距離主恒星不是很遠(yuǎn),表面溫度不是很冷。有7顆開普勒行星伴隨著雙主恒星,它們位于雙主恒星的宜居帶或宜居帶的附近,這7顆行星都是巨型氣體行星,相當(dāng)于海王星或木星的巨大體積。迄今為止,天文學(xué)家沒有發(fā)現(xiàn)小體積的巖石態(tài)行星,比如地球或在電影“星球大戰(zhàn)”中出現(xiàn)的塔圖英行星。開普勒衛(wèi)星沒有發(fā)現(xiàn)地球尺寸的、繞雙恒星轉(zhuǎn)動(dòng)的行星,巖體行星的體積與巨型氣體行星相比很小,天文學(xué)家觀測(cè)巖石行星時(shí)十分困難。

開普勒太空望遠(yuǎn)鏡曾發(fā)現(xiàn)過一顆遠(yuǎn)離雙主恒星的巨型氣體行星。已發(fā)現(xiàn)的7顆位于宜居帶和宜居帶附近的行星如何落入了現(xiàn)在的位置,科學(xué)家有很多的爭(zhēng)議。布羅姆利尼和凱尼恩的研究成果表明,7顆巨型氣體行星從它們所在位置的氣體和塵埃中形成,但有些科學(xué)家不同意他們的結(jié)論,布羅姆尼本人也懷疑過固定位置的形成方式,在遠(yuǎn)離雙主恒星的區(qū)域,似乎缺少足夠的氣體和塵埃。
7顆開普勒巨型氣體行星能否從其它區(qū)域獲得氣體和塵埃的補(bǔ)充??jī)晌豢茖W(xué)家的回答是肯定的,遠(yuǎn)離雙主恒星的巨型氣體行星從其它區(qū)域“調(diào)用”了足夠的氣體和塵埃,巨型氣體行星本身“原地不動(dòng)”,它們不是首先形成于別的位置,然后挪移到現(xiàn)在的地方??茖W(xué)家普遍認(rèn)可一種理論,由普勒太空飛船發(fā)現(xiàn)的7顆巨型氣體行星形成于更遠(yuǎn)、更冷和更安靜的地方,然后“不遠(yuǎn)萬(wàn)里”地移動(dòng)到它們的“第二故鄉(xiāng)”,穩(wěn)固在目前的位置。
遠(yuǎn)離雙主恒星的巨型行星遷移到了靠近雙主恒星的軌道,它們或受到了向內(nèi)方向的螺旋作用,圍繞雙主恒星的氣體盤產(chǎn)生了螺旋推動(dòng)力,或受到了引力的拖動(dòng)作用,另一個(gè)更遙遠(yuǎn)的巨型氣體行星產(chǎn)生了這種引力拖動(dòng)。地球尺寸的塔圖英行星沒有遇到生命誕生的阻礙因素,沒有問題難道是問題,地球的生命形態(tài)是否類似于系外行星的生命形態(tài)?生命可能誕生在宜居的系外行星,科幻電影鏡頭中展現(xiàn)了系外的塔圖英行星,一片生機(jī)盎然的景象,在塔圖英行星的表面是否開放了油菜花、梨花和桃花、茶花和櫻花?天體植物學(xué)家未有答案。

(編譯:2015-3-31)