遥远的星系，有节奏的行星，何种秘密？

更新时间：2024-10-03 06:28  浏览量：12

科学家发现6个外星世界奇怪但精确和谐地绕轨道运行

——围绕恒星TOI-178的行星知道如何保持节奏

在恒星TOI-178周围的行星知道如何保持节奏，这是不是很神奇呢？事实上，科学家们能够通过破译该系统的音乐来发现新的外星世界。

天文学家仔细研究了美国宇航局凌星系外行星巡天卫星 （TESS）的数据，发现了一颗被称为TOI-178 （TOI代表TESS感兴趣的天体）的恒星周围有三颗行星。

当科学家们更仔细地观察这些观察结果时，他们意识到两个行星似乎在彼此追赶以保持时间上的重合。因此，他们征用了更多的仪器，发现这个系统至少有六颗行星，甚至有五颗行星的轨道相互有着一种韵律感。与其他同步系统不同，这些行星是一个不同寻常的混合体。

图解：TESS模拟图，图源：tech。sina

“这是我们第一次观察到这样的现象，”欧洲航天局的系外行星特性探测卫星（CHEOPS）项目的科学家凯特·伊萨克（Kate Isaak）在瑞士伯尔尼大学（the University of Bern in Switzerland）发表的一份声明中说，“在我们所知道的少数和谐的系统中，随着我们远离恒星，行星的密度会稳步下降。但在TOI-178系统中，一颗像地球一样稠密的类地行星就在一颗密度只有海王星一半的气态行星旁边，紧挨着的是一颗与海王星非常相似的行星。”

图解：瑞士伯尔尼大学（the University of Bern in Switzerland），图源：mfisp

受神秘的TESS数据的启发，主持这项新研究的科学家征用了更多的仪器，最终用CHEOPS望远镜进行了十几天的观测。根据这些观测，TOI-178系统似乎包括五颗行星，分别以2天、3天、6天、10天和20天为周期。但对科学家来说，这一序列似乎存在一个缺口。他们认为系统中应该有另一颗行星，这颗行星以15天为一个周期。

图解：TOI-178系统的艺术想象图，图源：ESA

回到CHEOPS的研究，可惜的是他们几乎错过了详细研究该系统的机会。因为正当CHEOPS要对TOI-178进行关键观测时，这颗卫星不得不匆忙逃离，防止与一块太空垃圾进行潜在碰撞。尽管是死里逃生，后续的观测还是十分顺利。

图解：CHEOPS太空模拟图，图源：uux

日内瓦大学（the University of Geneva）的天体物理学家，同时也是这项新研究的合作者内森·哈拉（Nathan Hara）在声明中说:“让我们感到欣慰的是，这次操作非常有效，卫星可以及时恢复观测，捕捉到这颗经过的神秘行星。几天后，数据清楚地证实了另一颗行星的存在，从而证实了TOI-178系统中确实有六颗行星。”

事实证明，除了最内层的轨道有不同的节奏，外层的五个轨道都相互协调，非常和谐。由外向内，最外面的行星每完成一圈，后面的行星就完成一又四分之一的轨道，中间的行星绕两圈，然后是一颗行星绕三圈，然后是一颗行星绕六圈; 在这一过程中，行星偶尔会排成一线，这产生了TESS原始数据中的奇怪节奏。

研究人员不仅发现了额外的行星，理清了复杂的轨道链，还研究了这些行星本身。他们发现这些行星的大小是地球的1。1到3倍不等，密度也有一定范围，这使它们成为固态的巨型地球和气态小型海王星的奇妙混合体

科学家们怀疑可能有更多的行星遵循相同的轨道排列，尽管发现这些行星需要更长的观测时间。但幸运的是，由于这颗恒星本身非常明亮，这个系统相对容易研究。特别的是，研究人员期待着美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜和欧洲极大望远镜在各自开始工作后可能收集到的关于该系统的数据。

图解：詹姆斯·韦伯望远镜，图源：onlinedown

图解：欧洲极大望远镜，图源：zhihu

发表在《天文学与天体物理学》杂志上的一篇论文描述了这项研究。

BY:Meghan Bartels

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