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成批的行星

探索这些非同寻常的行星及其出乎意料的轨道,这一切都源于开创性的 51 Pegasi 发现。

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自 1995 年发现 51 Pegasi 行星以来,天文学家们一直在疯狂地搜寻其他数百颗恒星周围的行星——到 1996 年底,他们找到的行星数量比绕着我们自己的太阳转的行星还要多,大约有十几个。其中一些新行星,如 51 Peg B,离它们自己的太阳近得惊人;一些行星的尺寸是木星的数倍,但却有着拉长的轨道;还有一些行星,比如匹兹堡大学的 George Gatewood 在黯淡的恒星 Lalande 21185 附近发现的行星,看起来与我们后院里的天体非常相似。Gatewood 发现的行星大小与木星相当,每 5.8 年绕恒星公转一周——大约是木星绕太阳公转所需时间的一半。由于 Lalande 21185 距离地球只有八光年,有可能用哈勃望远镜看到它的行星。这将是令人满意的:到目前为止,这些新行星只因它们对母星运动的引力扰动而为人所知。

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现在,发现行星不再是头条新闻,一些重点已经转移到解释为什么如此多的行星如此“不寻常”。一些理论家认为,许多推测中的行星实际上可能是棕矮星:质量太小而无法维持核聚变的恒星。与行星不同,行星在母星周围的盘状结构中形成,轨道大致呈圆形,而棕矮星则从自身的尘埃和气体云中合并形成,并且倾向于围绕其恒星伴侣采取高度椭圆形的轨道。理论家认为,如果轨道的平面恰好几乎垂直于我们的视线,那么棕矮星对其伴侣的引力拉动可能很难被探测到——使得一个实际上是木星质量 20 到 80 倍的天体看起来足够小,像一颗行星。

但这种设想难以解释 16 Cygni B 周围的行星,其存在是在 10 月份由德克萨斯大学的 Bill Cochran 宣布的。这颗行星绕着一对大约 70 光年外的太阳大小的恒星之一运行,它无疑是“不寻常”的:如果它在我们太阳系中,它会在 2.2 地球年内从火星外侧经过金星然后返回。然而,Cochran 将其质量定为仅为木星的 1.5 倍,这使得它极不可能是伪装的棕矮星。加州大学圣克鲁兹分校的天体物理学家 Doug Lin 说:“轨道倾角论你可以用多少次?你可以用一次或两次,但不能每次都用。”

Lin 提出了另一种解释“不寻常”行星的说法:它们可能是碰撞在一起的一颗或多颗气态巨行星的残余物。Lin 说,关键在于在太阳系外围形成几颗木星大小的行星,它们的引力相互作用最终会导致它们的轨道交叉,从而发生壮观的碰撞。由此产生的行星将具有木星质量的数倍,并且轨道像一些彗星一样拉长。

Lin 的模型表明,原始行星盘中的初始物质决定了你得到的太阳系类型。一个“肥沃”的盘会产生许多大行星,最终它们会相互碰撞;一个中等大小的盘会产生较少的大行星,但倾向于将它们拉近恒星,就像 51 Peg B;一个“瘦弱”的盘会产生几颗原地不动的大行星,就像我们自己的太阳系一样。但是 Lin 说,即使是我们的太阳系,也可能曾经有过它自己的 51 Peg B,它一直在前进,冲入太阳,带走了它路径上的一切。如果是这样,火星、地球、金星和水星可能是第二组内行星——第一组已经被撞击的巨行星吞没了。

要找出 Lin 是否正确,不仅需要找到更多的行星,还需要找到同一颗恒星周围更多的行星。因此,当其他搜寻者扫描新恒星时,Gatewood 正专注于那些已经拥有行星的恒星,寻找可能预示着更远距离其他伴侣的缓慢摆动。他最近在 Lalande 21185 附近找到了第二颗行星,距离恒星的距离相当于土星与太阳的距离。Gatewood 说:“我们必须在每颗恒星上花费如此长的时间,以至于我们看不完很多颗。但必须有人跟进并做这项‘家务’工作。”

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