NASA發現迄今最怪異行星系統：三顆行星軌道瘋狂變化

茫茫宇宙中，大多數行星系統都像“豌豆莢”里的豌豆一樣整齊排列。但天文學家剛剛發現的一個名為TOI-201的系統，卻徹底打破了這一常規。

借助NASA的系外行星獵手,凌日系外行星巡天衛星（TESS），以及部署在南極高原的“南極系外行星巡天望遠鏡（ASTEP）”，天文學家們發現了一個極其罕見且獨特的行星系統。

這個系統圍繞一顆名為TOI-201的恒星運轉，距離地球約370光年。最令人震驚的是：其中行星的軌道變化速度快到科學家可以用肉眼實時看到,這在行星演化史上幾乎聞所未聞。

01

一個“三不像”的行星家族

TOI-201這顆恒星的質量和直徑都是太陽的1.3倍。圍繞它旋轉的行星家庭成員風格迥異：

一顆巖石質“超級地球”：質量是地球的6倍，一年只相當于地球上的5.8天。

一顆氣態巨行星（TOI-201b）：質量約為木星的一半，公轉周期53天。

另一顆氣態巨行星：質量高達木星的16倍，公轉周期約7.9年（2883天）。

研究團隊成員、英國伯明翰大學的Amaury Triaud 表示：“大多數行星系統都像‘豌豆莢里的豌豆’各行星參數相近，軌道平面也基本一致。但TOI-201系統完全不是這樣。這里的三個天體彼此截然不同，而且相互之間存在強烈的引力拉扯。”

02

實時上演的“軌道變形記”

行星軌道發生變化并不稀奇，通常這些變化發生在數百萬年甚至數十億年的時間尺度上。但TOI-201的特殊之處在于：它的外側行星軌道極度扁平（橢圓形）且傾斜，這顆巨大的行星就像一只引力大手，不斷拖拽內側的行星。

這種拉扯導致內側行星的軌道朝向發生變化，同時改變它們“凌日”的時間,也就是行星從恒星面前經過的時刻。情況極端到什么程度？大約200年后，這些行星將完全無法從恒星面前整齊經過，屆時天文學家將再也觀測不到它們的凌日現象。

“在太陽系中，幾乎所有行星都是共面的。但在TOI-201這里，情況完全不同，每顆行星都不一樣。”法國蔚藍海岸天文臺的天文學家Tristan Guillot說道，“這表明該系統中發生過活躍的軌道重組。它讓我們得以一窺行星形成后不久發生的劇烈變化。”

03

南極望遠鏡立下大功

有趣的是，這一發現的功臣之一正是設立在南極的ASTEP望遠鏡。它位于南極洲康科迪亞站，坐落在深達3.2公里的冰川之上，充分利用極地漫長的黑夜來觀測其他行星系統。

研究團隊負責人、新墨西哥大學博士生Ismael Mireles 解釋道：“我們的目標是描述TOI-201這個行星系統的特征，不僅要弄清那里有哪些行星，還要理解它們之間如何動態地相互作用。這有助于科學家理解像我們太陽系這樣的行星系統是如何形成并隨時間演化的。”

當全球各地的望遠鏡都探測到那顆外側行星的引力在拖拽TOI-201時，TESS恰好捕捉到了它一次罕見的凌日。隨后天文學家注意到，TOI-201b的凌日出現了延遲。

Triaud回憶道：“通常來說，行星凌日就像節拍器一樣精確，每一次凌日都嚴格間隔一個軌道周期。但我們跟蹤TOI-201b時，突然發現它凌日的時間晚了大約半個小時。這種突然的跳變非常令人驚訝。全球其他天文學家也注意到了類似的詭異信號。通過團隊合作，我們最終開始理解這個系統。”

他特別強調：“南極的望遠鏡是這次發現的關鍵。雖然后勤非常困難，但那里獨特的地理位置和最優越的天文觀測條件，對于研究像TOI-201這樣長軌道周期的系外行星系統至關重要。”

04

研究已發表在《科學》雜志

這一重大發現已于4月15日發表在國際頂級學術期刊《科學》（Science）上。

TOI-201系統的存在提醒我們：宇宙遠比我們想象的更豐富、更狂野。也許就在此刻，那個遙遠星系里的行星們，正在上演一場引力拉扯的“舞蹈”，而人類恰好幸運地看到了它的開場。

參考

[1]https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aef2618

[2]https://www.space.com/astronomy/exoplanets/nasas-tess-spacecraft-discovers-a-weird-system-of-exoplanets-unlike-anything-seen-before