了解一点天文知识的朋友都听说过，在我们的太阳系中，木星的三颗伽利略卫星，存在著名的轨道共振现象，即：木卫一每环绕木星四圈，木卫二环绕木星两圈，木卫三环绕木星一圈，轨道周期遵循4:2:1的共振模式。这种共振就是著名的"拉普拉斯共振"。拉普拉斯是拿破仑时代的著名天文学家和数学家，他对数学和天体力学有非常精湛的研究，其中一个方向就是行星轨道的共振问题。 木卫系统轨道共振 随着天文观测技术的进步，越来越多的系外行星系统被发现，却没有一个系外行星系统与我们的太阳系完美相像。但最近，天文学家在使用美国宇航局的凌日系外行星测量卫星 (TESS) 进行观测时，发现了一个十分引人注目的系外行星系统，名为 TOI-178，它位于玉夫星座，距离我们大约 200 光年。  TOI-178 系外行星系统 在这之前，天文学家已经预计这颗恒星将容纳两颗或更多的行星，但这次观测发现，TOI-178 系外行星系统包含至少六颗行星，且具有非常独特的行星轨道布局：行星在它们的轨道上移动时会跟随一定的节奏翩翩起舞。天文学家知道，他们发现的这种现象称为拉普拉斯共振，也就是指当数颗行星围绕恒星运行时，会在特定周期出现行星排列成一线的模式，因为这些行星每隔几个轨道周期就会对齐一次。  无处不在的系外行星系统 在TOI-178系统中，拉普拉斯共振运动可要比木星系统复杂得多，因为它涉及五个行星，遵循18:9:6:4:3 模式。当系统中最靠近恒星的一颗行星围绕恒星旋转18圈，第二颗行星则完成9圈，第三颗完成6圈，以此类推。在发现罕见的轨道共振现象后，科学家们很好奇这些行星的密度（大小和质量）是否也遵循有序的模式，为此他们将观测卫星的数据与在智利的ESO帕拉纳尔天文台的地面望远镜进行的观测相结合。 研究发现，虽然TOI-178系统中的行星以非常有序的方式围绕它们的恒星运行，但它们的密度并不遵循任何特定模式。其中一颗像地球一样的类地行星，紧挨着一颗体积相近但非常蓬松的气态行星（如同迷你木星），而在这颗行星的旁边则是一颗与海王星非常相似的行星。 天文学家们是第一次在系外行星系统中观察到这样的设置。理论上来说，在一个行星系统中，行星的密度会随着行星轨道远离恒星而逐渐降低，但TOI-178系统并不是这样，虽然诸如发生巨大撞击之类的灾难性事件通常可以解释行星密度的巨大变化，但如果是这样的话，TOI-178系统就不会如此和谐。因为在这个系统中存在拉普拉斯共振现象，它告诉我们，该系统具有自诞生以来比较温和的和稳定的演变。  星际碰撞事件 因此，天文学家们认为，必须进一步深入观测TOI-178系统的复杂架构，说不定新的观测结果能挑战我们当前的行星形成理论，也能加深我们对地球和太阳系形成的新理解，或许也能刷新对于行星系统“宜居带”的认识。 |
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