找回密码
 加入牧夫(注明天文爱好者)

QQ登录

只需一步,快速开始

大多数以倾斜的轨道运行的行星绕行它们太阳的两极

2021-6-18 07:24| 发布者: IMUFU-KANE| 查看: 26269| 评论: 0

摘要: 周一·知古通今 | 周二·牧夫专栏周三· 太空探索 | 周四·观测指南 周五· 深空探测|周六 · 茶余星话| 周日 ·视频天象翻译:贺玉影校对:游小波编排:胡暖暖后台:库特莉亚芙卡 李子琦 徐⑨坤 胡永葳原文链接:h ...


周一 · 知古通今   |   周二 · 牧夫专栏

 周三 · 太空探索   |   周四 · 观测指南

 周五 · 深空探测 |周六 · 茶余星话 | 周日 · 视频天象

翻译:贺玉影

校对:游小波

编排:胡暖暖

后台:库特莉亚芙卡 李子琦  徐⑨坤 胡永葳

原文链接:https://www.sciencenews.org/article/planet-tilt-orbit-star-pole-astronomy-space

这一惊人的发现也许揭示了错位的星系们是怎么形成的。



如图所示,一颗行星绕着恒星WASP-79的两极上下而行。

图源:美国国家航天局,欧洲航天局,及空间望远镜研究所的L·赫斯塔克(L. Hustak)

地球绕行太阳的轨迹十分规整,基本上就在太阳的赤道面上旋转。但从2008年开始,一些天文学家就发现了其他一些太阳系并非如此,它们的行星会飞越它们太阳的两极。

如今总算有了一项令人吃惊的发现,有可能会揭开这种现象的起源:大多数的行星公转轨道是跟随其太阳的两极的。参见下图:



恒星自转:快速旋转的恒星,比如牵牛星(上图左:干涉测量图片*),它们的赤道会鼓起来一些,由此它们的两极比赤道放射出更多的光线,导致围绕它们旋转的行星产生奇怪的季节。

图源:左:Zina Deretsky(制图)/(美国的)国家科学基金会,右:Steve Golden/加州理工学院/喷气推进实验室/美国国家航天局

*关于干涉测量图片 interferometer image,请参考http://www.issibern.ch/forads/sr-009-17.pdf(英文)和https://zh.wikipedia.org/wiki/干涉測量術(中文),其中“天体测量”条目复制黏贴如下,供参考:

在迈克耳孙测星干涉仪被发明以前,恒星直径的测量始终是天文学上的一个难题,因为已知体积最大的恒星的角直径也只有10-2角秒。然而即使是迈克耳孙测星干涉仪,其分辨率也只能测量某些巨星的角直径,对质量稍小的恒星就无能为力。正是激光和外差干涉技术的发明,自二十世纪七十年代起在测星干涉领域引发了一场革新。在这些经改进的干涉仪中,望远镜捕捉到的星光与本地的激光发生外差干涉,两者频率非常接近,从而产生了射电频域内的拍频信号;并且由于这个拍频信号的光强来自星光和激光光强的乘积,这种干涉从而能获得更高的分辨率。此外这些实验大多使用了波长为10.6微米的二氧化碳激光,这也是由于较长的波长能提高外差干涉的分辨率。1974年,约翰森、贝茨和唐尼斯建造了一台基线长度为5.5米的差频干涉仪,使用了功率为1瓦特并经过稳频的二氧化碳激光,其工作波长为10.6微米。他们用这台干涉仪对一系列红外线源进行了观测,包括M型超巨星、米拉变星,并取得了一些星周尘壳的温度和质量分布等信息。而今随着技术和制造工艺的进步,这类干涉仪的基线长度已经可以扩展到几百米的距离,从而克服了最初迈克耳孙测星干涉仪遇到的困难。

天体测量学上的另一个问题是关于天体的位置和运动的测量。通过对恒星进行精确定位,可以将观测到的射电源位置和它们观测到的相应光学位置进行比对,从而直接测量它们的视差并建立宇宙距离尺度。此外这种测量还能帮助确定双星系统轨道的尺寸和形状。这类干涉仪包括位于亚利桑那州的海军原型光学干涉仪(NPOI),它由四个基本部分组成Y形,彼此之间的干涉臂长度为20米,NPOI对天体的定位可以达到毫角秒的量级;以及太阳系外行星天文干涉仪(ASEPS-0),它通过监视恒星因围绕其运动的行星而引起的反映运动来研究太阳系外行星。

如果地球也这样公转,我们每年都要飞到太阳的北极,然后穿过它的赤道面,然后飞到南极下面,然后又飞回它的上面。

丹麦的奥胡斯大学的西蒙·阿尔布雷希特和马库斯·马库森及他们的同仁们分析了57颗其他太阳系的行星,确定了行星公转轨道与其太阳的赤道面之间的真实的倾斜度。他们发现,2/3的上述行星有普通的轨道,倾斜不超过40度,其余19颗则是完全错位的。

这些错位行星的轨道和它们的太阳赤道面的倾斜角度大不相同,有些甚至歪到了90度之多。事实上,除了一颗之外,其他的错位行星都往它们太阳的极地轨道上。倾斜角度从80度到125度的都有。他们于5月20日将上述内容发表在了美国康奈尔大学的arxiv.org网站上。

英国伯明翰大学的天文学家阿莫里·特奥德没有参与上述研究项目,但他也发现了一些轨道错位的行星。“这真是太太太奇怪了,”他说到:“这个项目的想法真是太妙了,研究结果也是最有意思的。见所未见,无奇不有。”

这一研究结果可能帮助揭示关于以下行星最大的谜团:它们是怎么来的?

下图来自sciencenews.org于2013年10月18日发表的《首次发现倾斜的太阳系(First tilted solar system found)》



那时候开普勒宇宙飞船还在运行中,是它第一次发现了歪斜的太阳系。

图源:艾姆斯研究中心和加州理工学院-喷气推进实验室/美国国家航天局

这种星系让天文学家震惊了,因为行星原本是从恒星的赤道面那煎饼形状的一滩气体跟灰尘里生出来的。如此一来,行星就应该待在它们太阳的赤道那儿才对。比如,在我们的太阳系当中,地球的公转轨道仅仅和太阳的赤道面有一个7度的倾斜,就算是冥王星,(许多天文学家已经不当它是行星了,)它的公转轨道也只和太阳赤道面倾斜了12度(和地球的赤道面倾斜17度)。

奥胡斯大学的阿尔布雷希特承认:“我们现在都搞不清楚基本的机制了,” 包括产生这些错位行星的机制。不论怎么样,这个机制都应该能解释新发现的这许多垂直公转的行星是怎么回事。

阿尔布雷希特说,研究样本当中唯一那颗没有绕着两极公转的错位行星也许可以提供一些线索。它刚好是样本行星当中最大的一颗,大概有5到8颗木星那么大。这也许只是个巧合,但也有可能能帮助找到一些其他行星之所以错位的理由。

天文学家们希望将来可以弄懂这些乱来的星系是怎么搞成这样的。目前所知的全部错位行星都离它们的太阳很近,但这种星系是不是比起普通的、离日近的行星来说,更可能旁边有巨大的行星呢?科学家们还没能明白,但是,如果找到了这种联系,有可能是因为这些巨大的“朋友们”把它们旁边的星系的运行方式给整歪了。

引自S. Albrecht 等《垂直行星优势现象》,发表于arXiv:2105.09327。2021 年 5 月 20 日。

责任编辑:郭皓存

牧夫新媒体编辑部

『天文湿刻』 牧夫出品

微信公众号:astronomycn



6月17日9时22分,长征二号F运载火箭点火起飞,中国航天员聂海胜、刘伯明、汤洪波乘坐神舟十二号载人飞船从酒泉卫星发射中心启程。

图源:宿东、高楠

谢谢阅读

路过

雷人

握手

鲜花

鸡蛋

登录后才可以发表评论,或免费注册

关于我们
政策声明
关注我们
牧夫手机版
在线客服
工作日 09:00 - 18:00
联系在线客服