使用斯巴魯望遠(yuǎn)鏡的天文學(xué)家已經(jīng)確定：TRAPPIST-1系統(tǒng)中的類地行星與恒星自轉(zhuǎn)沒有明顯的錯(cuò)位，這對(duì)于了解極低質(zhì)量恒星周圍行星系統(tǒng)的演化，特別是TRAPPIST-1行星的歷史，包括宜居帶附近的行星來說，是一個(gè)重要的發(fā)現(xiàn)。

像太陽這樣的恒星不是靜止的，而是繞著一個(gè)軸旋轉(zhuǎn)，當(dāng)恒星表面有太陽黑子這樣的特征時(shí)，這種旋轉(zhuǎn)最為明顯。在太陽系中，所有行星的軌道都與太陽自轉(zhuǎn)對(duì)齊在6度以內(nèi)。

在過去，人們假設(shè)行星軌道將與恒星的自轉(zhuǎn)對(duì)齊，但現(xiàn)在有許多已知的系外行星系統(tǒng)，其中行星軌道與中央恒星的自轉(zhuǎn)嚴(yán)重不一致。這就提出了一個(gè)問題：行星系統(tǒng)會(huì)不會(huì)形成不對(duì)齊的狀態(tài)，或者觀測(cè)到的未對(duì)齊系統(tǒng)一開始是對(duì)齊的，后來又因?yàn)槟撤N擾動(dòng)而偏離對(duì)齊？TRAPPIST-1系統(tǒng)之所以引起人們的注意，是因?yàn)樗腥w小型巖石行星位于可居住地帶或附近，那里可能存在液態(tài)水。

中央恒星是一顆質(zhì)量非常低的冷星，被稱為M矮星，這些行星位于離中央恒星非常近的地方。因此，這個(gè)行星系統(tǒng)與太陽系有很大的不同。確定這個(gè)系統(tǒng)的歷史很重要，因?yàn)樗梢詭椭_定是否有任何潛在的宜居行星實(shí)際上是宜居的。但它也是一個(gè)有趣的系統(tǒng)，因?yàn)樗浇鼪]有任何可能擾亂行星軌道的物體，這意味著軌道應(yīng)該仍然位于行星最初形成的地方附近，這使天文學(xué)家有機(jī)會(huì)研究該系統(tǒng)的原始條件。

由于恒星旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)進(jìn)入視線的一側(cè)相對(duì)速度朝向觀察者，而旋轉(zhuǎn)到視線之外的一側(cè)相對(duì)速度遠(yuǎn)離觀察者。如果一顆行星經(jīng)過恒星和地球之間，擋住了來自恒星的一小部分光，就有可能知道行星首先擋住了恒星的哪一邊。這種現(xiàn)象被稱為羅西特-麥克勞克林效應(yīng)(Rossiter-McLaughlin Effect)。使用這種方法，可以測(cè)量行星軌道和恒星自轉(zhuǎn)之間的不對(duì)準(zhǔn)。然而，到目前為止，這些觀測(cè)僅限于類似木星或海王星等大型行星。

一組研究人員，包括來自東京工業(yè)大學(xué)和日本天體生物學(xué)中心的成員，用斯巴魯望遠(yuǎn)鏡觀察了TRAPPIST-1，以尋找行星軌道和恒星之間的不對(duì)準(zhǔn)，當(dāng)繞TRAPPIST-1運(yùn)行的三顆系外行星在一夜之間過境了這顆恒星前面，這三顆行星中有兩顆是宜居帶附近的巖石行星。由于低質(zhì)量恒星通常很暗，所以不可能探測(cè)TRAPPIST-1的恒星傾角(自旋-軌道角)。但由于斯巴魯望遠(yuǎn)鏡的聚光能力和新紅外光譜儀IRD的高光譜分辨率，該團(tuán)隊(duì)能夠測(cè)量?jī)A角。

研究發(fā)現(xiàn)傾斜度很低，接近于零，這是第一次測(cè)量像TRAPpist-1這樣極低質(zhì)量恒星的恒星傾角，也是第一次對(duì)宜居帶中的行星進(jìn)行Rossiter-McLaughlin測(cè)量。然而，該團(tuán)隊(duì)的負(fù)責(zé)人，東京工業(yè)大學(xué)Teruyuki Hirano說：數(shù)據(jù)表明恒星自轉(zhuǎn)與行星軌道軸一致，但測(cè)量的精度還不足以完全排除小的自旋-軌道失調(diào)的可能性。盡管如此，這是首次檢測(cè)到類地行星的影響，更多的研究將更好地描述這個(gè)系外行星系統(tǒng)。

博科園｜研究/來自：國立自然科學(xué)研究院

研究發(fā)表期刊《天體物理學(xué)》

DOI: 10.3847/2041-8213/ab74dc

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