《自然》:科学家破解行星逆行之谜

2011-5-13 09:11 来源: 科学时报
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由另一颗遥远行星(上左)施加的引力扰动使得一颗行星沿着与恒星旋转方向相反的轨道围绕母星运行。

  

  尽管太阳系中的行星变化各异,但它们至少还都遵循着一条原则:所有的行星都按照与太阳旋转相同的方向运行。  

  然而这并非是放诸宇宙皆准的真理。近些年来,天文学家在太阳系外发现了一些行星系统,其所包含的与木星类似的巨行星,能够环绕与主星旋转方向相反的轨道运行。  

  如今,一个研究小组进行的计算机模拟实验揭示了这些行星是如何进入滑稽的逆行轨道的。  

  由于行星是在一颗旋转的恒星所延伸出的旋转的气体与尘埃盘内部形成的,因此它们的轨道应当遵循恒星的旋转方向。这也就是为什么天文学家在2009年第一次发现一颗气态巨行星——即所谓的“热木星”——沿着一条逆行轨道在母星附近旋转后感到困惑不解的原因。  

  一种早期的解释是,几颗巨行星同时在所谓的原行星盘中形成,彼此间的引力相互作用以某种方式使这些行星偏离了各自的轨道。这最终导致一颗或多颗行星在一个近距离的轨道上与恒星的旋转方向背道而驰。  

  在这项新的研究中,美国伊利诺伊州埃文斯顿市西北大学的Smadar Naoz和同事验证了一个不同的假设。  

  在他们的模拟实验中,一颗气态巨行星最初是按照与恒星旋转相同的方向运行的。然而之后来自另一颗行星或比主星更远的一颗褐矮星的引力作用猛然将行星拉出了原始的轨道,并进入了一个与恒星的赤道平面倾斜了一定角度的新轨道。随着这条轨道变得愈来愈斜,终于在某一天翻了个跟斗。这便是一条逆行轨道的诞生过程。  

  Naoz指出:“这种影响对于内部的行星很微弱,但却在一个很长的时间段内逐渐增强。”  

  她的研究小组在5月12日出版的最新一期《自然》杂志上报告了这一研究成果。  

  Naoz说,模拟显示,此类轨道翻转或许能够解释为什么迄今为止发现的近乎一半的热木星都在沿着逆行轨道运行。  

  剑桥市麻省理工学院的天体物理学家Joshua Winn认为,证明这种机制的一个办法就是寻找可能导致轨道翻转的行星体或恒星体。他说:“几个研究团队目前正在开展更为细致的搜寻工作,旨在寻找近距离运行的巨行星系统中额外的恒星或行星……我们应该找到翻转这些逆行木星轨道的‘罪恶之手’。”