六大行星系统完美调整 – 物理世界

人们发现了一个由六颗系外行星组成的罕见系统，这些行星都小于海王星，但大于地球，其轨道都相互共振。 该系统是由天文学家发现的 拉斐尔卢克 芝加哥大学的教授认为，自十亿年前行星形成以来，这种结构一直没有受到干扰。

这个行星宝库还提供了描述“迷你海王星”特征的最佳机会之一，“迷你海王星”是太阳系中不存在的一类神秘行星。

这些行星围绕一颗名为 HD 110067 的橙色恒星运行，距离我们约 100 光年。 最里面的两颗行星，被称为 b 和 c，是由 NASA 发现的 过境行星观测卫星 （苔丝）使命。 卢克和同事随后注意到行星 b 和 c 的轨道处于共振状态。 这是因为它们的轨道周期为9.114天和13.673天，比率为2:3。 数据中还有其他一些东西——无法归因于b行星或c行星的流氓凌日。

考虑到 b 和 c 的共振轨道，理所当然的是，如果 HD 110067 系统中还有其他凌日行星，那么它们可能会共享轨道共振。 以流氓凌日事件为起点，并猜测任何名为 d 的第三颗行星也可能与 c 行星具有 2:3 的轨道比，使团队能够预测 d 行星下次凌日的时间。 他们与欧洲航天局跟进此事 切普 望远镜并按照预测发现了这颗行星。

根据行星 d 的轨道周期（20.519 天），卢克的团队随后能够预测第四颗行星，称为 e，其轨道周期为 30.793 天，与行星 d 呈 2:3 共振，并且与其中一颗未分配的行星相匹配。 TESS 看到的凌日。

拉普拉斯角

TESS 数据中仍然存在一些无法解释的凌日现象。 为了弄清楚这些凌日属于哪些行星，卢克的团队利用了 XNUMX 世纪数学家皮埃尔-西蒙·拉普拉斯 (Pierre-Simon Laplace) 制定的复杂的共振轨道规则，他研究了木星卫星的一些共振轨道。

与木星的卫星一样，HD 110067 的行星“彼此之间始终必须处于一定的角度内，以便它们对彼此施加的任何扰动都不会增加，”团队成员说 安德鲁·科利尔·卡梅伦 圣安德鲁斯大学的教授，专注于利用径向速度技术测量行星的质量。

卡梅伦提到的角度被称为拉普拉斯角，它们提供了稳定的轨道配置。 与它们的任何偏差都会导致引力扰动随着时间的推移而增加。 结果将是行星失去共振，很可能被送入彼此交叉的轨道，在那里它们可能会发生碰撞。

通过估计拉普拉斯角，卢克的团队能够预测行星 f 和 g 的轨道周期分别为 41.0575 和 54.7433 天。 这些与开普勒数据中剩余的两次无法解释的凌日相匹配。 e 和 f 以及 f 和 g 两对行星各自具有 3:4 的轨道共振。

HD 110067 的宜居带内可能有更多的行星在更宽的轨道上运行。 然而，如果有更多的行星，TESS 和 CHEOPS 都没有记录过凌日。 卢克说，这意味着寻找第七或第八颗行星的尝试将是一种“盲目搜索”。 “但如果我们真的很幸运并发现了一颗额外的行星，那么由于其潜在的宜居前景，它肯定会非常有趣。”

然而，短期内不可能寻找更多行星。 例如，如果有一颗行星在 75 天的轨道上运行，CHEOPS 必须至少在这段时间内观测 HD 110067 才能观测到一次凌日。 然而，正如卢克所解释的那样，观察时间非常宝贵。 “我们更愿意投入观测资源来完善系统中已知行星的参数”。

描述行星的特征

该系统的进一步工作将涉及完善已知行星的参数——这取决于测量它们的质量。 每颗行星的半径取决于它们在恒星前方经过时阻挡的星光量，它们的大小范围为 1.9 到 2.85 倍地球半径。 质量是通过径向速度测量来确定的，该测量观察行星如何导致恒星摆动。 一旦知道了它们的半径和质量，就可以计算出行星的密度。 詹姆斯·韦伯太空望远镜可以确定行星是否有厚厚的大气层。

到目前为止，仅获得了其中三颗行星的质量，特别是行星 b（5.69 个地球质量）、d（8.52 个地球质量）和 f（5.04 个地球质量）。 这是使用 HARPS-北 仪器上 伽利略国家望远镜 在加那利群岛和 卡梅内斯摄谱仪 在3.5米处 卡拉阿尔托天文台 在西班牙。

卡梅伦说：“剩下的三颗行星仍然在我们的探测能力范围内飞行。” 特别是，恒星活动可以掩盖行星的径向速度信号。 “所以接下来要做的就是利用径向速度进一步推进，以便我们能够确定行星的质量。”

发现一对在猎户座星云中徘徊的流浪行星

凌日时间测量提供了另一种测量行星质量的方法。 当行星绕恒星运行时，它们的引力可能会相互拉扯或相互加速，从而导致行星凌日时出现轻微的差异。 差异的大小由引力决定，因此也由它们的质量决定。

不管这些行星是什么样子，它们在共振轨道上的存在本身就值得注意。 理论表明行星是在这些共振中形成的。 通常，这些共振会被路过的恒星或掠夺的巨行星的引力扰动所破坏，但在 HD 110067 左右，这似乎并没有发生。

卡梅伦说：“在动态稳定的环境下，这种理想主义的行星系统可能会形成，更值得注意的是，它实际上可以生存很长一段时间。”

因此，HD 110067 可能提供一个穿越时间的窗口，保留行星形成后立即具有的配置。

研究结果描述于 自然.

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• Sumber: https://physicsworld.com/a/six-planet-system-is-perfectly-tuned/