天文學(xué)家首次測量到一顆遙遠(yuǎn)“超級木星”系外行星的自旋-軌道排列，同時也展示這種技術(shù)的前景，該技術(shù)可以在探索理解系外行星系統(tǒng)如何形成和演化方面取得突破。

由埃克塞特大學(xué)斯特凡·克勞斯教授領(lǐng)導(dǎo)的一個國際科學(xué)家小組，對距離地球63光年的系外行星Beta Pictoris b進(jìn)行了測量。這顆行星是在繪架座發(fā)現(xiàn)的，質(zhì)量大約是木星的11倍（比木星還重11倍）。

這顆行星圍繞著一顆年輕的恒星運(yùn)行，其軌道與我們太陽系中的土星類似。其研究發(fā)現(xiàn)發(fā)表在《天體物理學(xué)》期刊上，標(biāo)志著科學(xué)家首次測量直接成像行星系統(tǒng)的自旋-軌道排列。重要的是，這些結(jié)果給我們提供了一個新視角，以增強(qiáng)我們對行星系統(tǒng)形成歷史和演化的理解。恒星和行星軌道的對準(zhǔn)程度，可以告訴我們很多關(guān)于行星是如何形成的信息，以及系統(tǒng)中多個行星在形成后是否會動態(tài)地相互作用。

關(guān)于行星形成過程一些最早的理論是由18世紀(jì)著名天文學(xué)家康德和拉普拉斯提出，他們注意到太陽系行星的軌道彼此對齊，并與太陽的自轉(zhuǎn)軸對齊，并得出結(jié)論，太陽系是由旋轉(zhuǎn)和扁平的原行星盤形成。當(dāng)發(fā)現(xiàn)超過三分之一的近距離系外行星，圍繞其主星運(yùn)行的軌道與恒星赤道未對齊時，真令人大吃一驚。甚至發(fā)現(xiàn)一些系外行星的軌道方向與恒星旋轉(zhuǎn)方向相反。

這些觀測結(jié)果挑戰(zhàn)了行星形成是在幾何共面圓盤上發(fā)生整齊有序過程的看法。在這項(xiàng)研究中，研究人員設(shè)計(jì)了一種創(chuàng)新的方法，測量由Beta Pictoris旋轉(zhuǎn)引起不到十億分之一度的微小空間位移。研究小組在VLTI使用重力儀器進(jìn)行測量，該儀器結(jié)合了相距140米望遠(yuǎn)鏡發(fā)出的光。研究發(fā)現(xiàn)，恒星旋轉(zhuǎn)軸與Beta Pictoris b行星及其延伸的碎片盤的軌道軸對齊。該團(tuán)隊(duì)成員、法國格勒諾布爾大學(xué)天文學(xué)家Jean-Baptiste LeBouquin博士說：

恒星大氣中的氣體吸收會在光譜線上造成微小空間位移，可以用來確定恒星旋轉(zhuǎn)軸的方向。挑戰(zhàn)在于，這種空間位移極小：大約是恒星表觀直徑的百分之一，或者相當(dāng)于從地球上看到人類在月球上的腳步大小。結(jié)果表明，Beta Pictoris系統(tǒng)和我太陽系一樣排列整齊。這一發(fā)現(xiàn)有利于行星間的散射，因?yàn)檫@是在更奇異熱木星系統(tǒng)中觀察到軌道傾斜度的原因。

然而，需要對大樣本的行星系統(tǒng)進(jìn)行觀察才能最終回答這個問題。該研究小組提出了一種新的干涉儀器，能夠在更多即將被發(fā)現(xiàn)的行星系統(tǒng)上獲得這些測量結(jié)果。VLTI一臺專用高光譜分辨率儀器可以測量數(shù)百顆行星的自旋-軌道排列，包括那些長周期軌道上的行星，這將幫助我們回答是什么動力過程塑造了行星系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。

博科園｜研究/來自：?？巳卮髮W(xué)

參考期刊《天體物理學(xué)》

DOI: 10.3847/2041-8213/ab9d27

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