DS Tuc雙星系統(tǒng)僅在太陽(yáng)年齡的1%處向我們展示了行星如何在其軌道受到外力干擾之前自然地發(fā)展。

一個(gè)位于距地球150光年的年輕行星，使悉尼西南大學(xué)的天體物理學(xué)家難得有機(jī)會(huì)研究正在形成的行星系統(tǒng)。

最近發(fā)表在《天文學(xué)雜志》上的這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)表明，DS Tuc Ab行星(在雙星系統(tǒng)中繞一顆恒星運(yùn)行)的形成不受第二顆恒星的引力的嚴(yán)重影響。

悉尼大學(xué)新南威爾士大學(xué)科學(xué)系研究員本杰明·蒙特(Benjamin Montet)博士說(shuō)：“我們期望第二顆恒星產(chǎn)生的拉力會(huì)使曾經(jīng)環(huán)繞主恒星的氣體和塵埃旋轉(zhuǎn)盤傾斜，這一過(guò)程會(huì)使行星的軌道傾斜。”該研究的作者。

“令人驚訝的是，我們沒(méi)有發(fā)現(xiàn)行星軌道受到影響的證據(jù)。我們還發(fā)現(xiàn)行星是通過(guò)相對(duì)平靜的過(guò)程形成的-這意味著類地行星有可能在這樣的雙星系統(tǒng)中生存。”

蒙特特博士與位于智利拉斯坎帕納斯天文臺(tái)的麥哲倫望遠(yuǎn)鏡的國(guó)際研究人員團(tuán)隊(duì)合作。他們使用了“行星搜尋器”光譜儀來(lái)測(cè)量Rossiter-McLaughlin效應(yīng)，該效應(yīng)是行星軌道與恒星自轉(zhuǎn)之間的相對(duì)角度。

他們發(fā)現(xiàn)DS Tuc Ab行星在一個(gè)相對(duì)平坦的平面內(nèi)繞恒星旋轉(zhuǎn)，該平面與恒星的旋轉(zhuǎn)軸成大約12度傾斜。這種低傾角(稱為傾角)表明，來(lái)自伴星的引力不會(huì)顯著傾斜DS Tuc Ab形成的原行星盤的軌道。

盡管太陽(yáng)系中的行星的傾角都很低，但對(duì)于DS Tuc Ab這樣的行星來(lái)說(shuō)卻是不尋常的。

蒙特特博士說(shuō)：“大多數(shù)相似的行星都以隨機(jī)角度繞恒星運(yùn)行，有時(shí)甚至達(dá)到其恒星軸上方90度。”

“ DS Tuc系統(tǒng)是在恒星生命的早期并沒(méi)有定義更高的軌道角的第一個(gè)證據(jù)，它們只是在以后才發(fā)生的。”

天然氣巨頭DS Tuc Ab擁有4000萬(wàn)年的歷史，被認(rèn)為是行星時(shí)代的“青少年”。我們知道，只有不到十個(gè)如此年輕的行星。

它的年齡是天文學(xué)家在外部影響干預(yù)之前研究發(fā)育系統(tǒng)的獨(dú)特機(jī)會(huì)。

蒙特特博士說(shuō)：“要找出行星系統(tǒng)能維持多久，我們需要的系統(tǒng)還太年輕，無(wú)法進(jìn)行動(dòng)力相互作用，但又足夠老，無(wú)法形成行星。DSTuc系統(tǒng)正處于這種利基市場(chǎng)。”

DS Tuc Ab：“熱海王星”

DS Tuc Ab行星是一個(gè)海王星大小的氣體行星，它緊緊圍繞其恒星運(yùn)行-繞恒星旋轉(zhuǎn)一圈僅需8.1天。這些類型的行星因其快速的速度和接近恒星而被稱為“熱海王星”。

海王星與我們的太陽(yáng)系不同。

水星即使是距離我們太陽(yáng)最近的最小和最接近的行星，也要花費(fèi)近100天才能完成其軌道。我們最接近的氣體星球木星需要4300天以上的時(shí)間。

巨型氣體行星不太可能靠近恒星發(fā)展。目前的理解是它們形成的距離越來(lái)越遠(yuǎn)，隨著時(shí)間的流逝，有一種力使它們向恒星靠近。

科學(xué)家們想知道那是什么力量。

蒙特特博士說(shuō)：“關(guān)于熱海王星如何如此接近恒星，有兩種主要理論。”

“一種理論認(rèn)為，外力(可能是附近的多體碰撞)會(huì)“逼近”他們，使其擺動(dòng)并最終落在新的軌道上。

“另一個(gè)理論是，行星盤內(nèi)部的平穩(wěn)過(guò)程會(huì)產(chǎn)生一種力，該力會(huì)逐漸將行星拉近恒星。”

測(cè)試傾斜度可以幫助科學(xué)家發(fā)現(xiàn)起作用的力量。傾斜度低的行星被認(rèn)為是由光滑的圓盤形過(guò)程形成的，而更劇烈的過(guò)程將導(dǎo)致隨機(jī)或高傾斜度。

但是，天文學(xué)家最近對(duì)寬廣的雙星可以使年輕行星的軌道圍繞其恒星傾斜的建議很感興趣，盡管這個(gè)過(guò)程很平穩(wěn)，但會(huì)導(dǎo)致行星具有較高的軌道傾角。

“如果屬實(shí)，這將顛覆我們關(guān)于行星形成的理論!”蒙特博士說(shuō)。

盡管DS Tuc Ab的低傾斜度不支持該理論，但科學(xué)家們正在尋找更多年輕的二進(jìn)制系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試的天空。

下一代行星系統(tǒng)

從星系系統(tǒng)中學(xué)習(xí)時(shí)，我們今天可以觀察到的許多系統(tǒng)都提供了該系統(tǒng)過(guò)去的不準(zhǔn)確歷史。

蒙特特博士說(shuō)：“現(xiàn)今的系統(tǒng)并不是純粹的實(shí)驗(yàn)室。”

“數(shù)十億年以來(lái)，行星-行星和行星-恒星的相互作用會(huì)散射，扭轉(zhuǎn)，遷移和擾亂軌道，這使我們今天所看到的與它們最初形成的方式非常不同。”

行星形成需要10到1億年的時(shí)間，但是從地球上看到的大多數(shù)行星都更古老。DS Tuc系統(tǒng)具有4500萬(wàn)年的歷史，僅是太陽(yáng)年齡的1%。

蒙特特博士說(shuō)：“ DS Tuc Ab處于一個(gè)有趣的時(shí)代。”“原行星盤已經(jīng)消散，我們可以看到行星，但是對(duì)于其他遙遠(yuǎn)恒星的軌道來(lái)說(shuō)，它還太年輕，無(wú)法操縱它的路徑。

“它使我們有機(jī)會(huì)以五十億歲的恒星無(wú)法理解行星形成動(dòng)力學(xué)的方式。”

DS Tuc A是有史以來(lái)最年輕的恒星，已經(jīng)對(duì)其自旋軌道對(duì)準(zhǔn)進(jìn)行了測(cè)量。

搜尋天空

DS Tuc Ab僅在南半球可見(jiàn)。它是去年通過(guò)NASA的過(guò)境系外行星測(cè)量衛(wèi)星(TESS)任務(wù)發(fā)現(xiàn)的，該任務(wù)是一項(xiàng)全天候的測(cè)量任務(wù)，旨在在亮星附近發(fā)現(xiàn)數(shù)千顆系外行星。

蒙特與哈佛大學(xué)和卡內(nèi)基大學(xué)的研究人員緊密合作，他們還測(cè)量了DS Tuc Ab的傾角，但使用了多普勒斷層掃描方法。

蒙特特博士說(shuō)：“首次對(duì)系外行星的搜索是在北半球的設(shè)施中進(jìn)行的，因此他們錯(cuò)過(guò)了許多偏南的行星。”

“ NASA的TESS任務(wù)正在改變這一現(xiàn)狀。它正在尋找以前從未被搜尋過(guò)的圍繞恒星的所有這些行星。”

蒙特特博士及其團(tuán)隊(duì)正在努力尋找和表征年輕恒星周圍更多的行星。他們希望研究諸如恒星耀斑和星點(diǎn)之類的恒星活動(dòng)如何影響行星的探測(cè)和宜居性。

美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)研究生院研究員阿迪娜·費(fèi)恩斯坦(Adina Feinstein)表示：“尋找年輕的行星具有挑戰(zhàn)性。我們確實(shí)需要了解母星的行為，以便能夠發(fā)現(xiàn)這些行星的淺信號(hào)，而這些淺信號(hào)可能會(huì)被星點(diǎn)和耀斑所淹沒(méi)。”在芝加哥大學(xué)任研究的共同作者。

蒙特特博士說(shuō)：“沒(méi)有理由說(shuō)像地球這樣的行星無(wú)法在像這樣的熱海王星系統(tǒng)中形成和生存。”

“我們只需要出去找到他們。”