天文学家发现罕见的恒星系统,有六颗行星呈几何排列

天文学家发现了一个罕见的恒星系统,其中由于一种称为轨道共振的现象,六颗行星以复杂的几何图案围绕一颗恒星运行。研究人员利用美国宇航局的凌日系外行星勘测卫星 (TESS) 和欧洲航天局 (ESA) 的系外行星特征卫星 (CHEOPS),绘制了一幅美丽但复杂的 HD110067 系统的图片,该系统位于 100 光年之外。

该系统的六颗行星以一种模式运行,其中一颗行星完成三个轨道,而另一颗行星完成两个轨道,一颗行星完成六个轨道,另一颗行星完成一个轨道,另一颗行星完成四个轨道,而另一颗行星完成三个轨道,依此类推。这六颗行星形成了所谓的“共振链”,其中每颗行星都与邻近的行星共振。

在欧空局 Cheops 任务的帮助下,一个由六颗系外行星组成的罕见家族已经被解开。这个家族中的行星都比海王星小,并以非常精确的华尔兹绕着它们的恒星 HD110067 旋转。当距离恒星最近的行星绕其旋转三圈时,第二颗行星在同一时间内恰好绕其旋转两圈。这称为 3:2 共振。六颗行星以 3:2、3:2、3:2、4:3 和 4:3 的比例形成共振链,导致最近的行星完成六个轨道,而最外层的行星则完成一个。基奥普斯确认了系统中第三颗行星的轨道周期,这是解锁整个系统节奏的关键。这是奇奥普斯帮助揭示的第二个轨道共振行星系统。第一个被称为 TOI-178。
在欧洲航天局 CHEOPS 任务的帮助下,一个由六颗系外行星组成的罕见家族已被解开。欧空局,CC BY-SA 3.0 IGO

正是这一连串的共振使得这个系统如此不同寻常。 “在已发现的 5000 多颗围绕太阳以外的其他恒星运行的系外行星中,共振并不罕见,拥有多个行星的系统也并不罕见。然而,极其罕见的是找到共振跨越如此长的六颗行星链的系统,”研究人员之一、伯尔尼大学的休·奥斯本在一份声明中解释道。

该系统中的行星都属于一种称为亚海王星的类型,这些行星小于海王星,与太阳系中的任何行星都不同,但被认为是一些最常见的系外行星。由于涉及引力,行星通常被认为是在共振中形成的,然而,这种微妙的平衡很容易被扰动所破坏,例如路过的恒星或大型小行星或彗星的撞击。

HD110067 的轨道几何:沿着两个相邻行星的轨道以固定的时间间隔追踪它们之间的联系,创建每对行星独有的模式。 HD110067 系统的六颗行星由于其共振链而共同创造出令人着迷的几何图案。
沿着两个相邻行星的轨道以固定的时间间隔追踪它们之间的联系,可以创建每对行星独特的模式。 HD110067 系统的六颗行星由于其共振链而共同创造出令人着迷的几何图案。 CC BY-NC-SA 4.0,Thibaut Roger/NCCR PlanetS

研究人员热衷于研究像 HD110067 这样的系统,因为它可以显示如果系统没有经历任何这些戏剧性事件,它可能会是什么样子。

芝加哥大学研究员拉斐尔·卢克 (Rafael Luque) 表示:“我们认为所有系统中只有大约 1% 处于共振状态。” “它向我们展示了一个未受破坏的行星系统的原始构造。”

该研究发表在《自然》杂志上。


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