2010-04-16 22:29
发现六颗反向公转系外行星 颠覆传统行星理论
《科学日报》2010年4月13日报道，有天文学家宣称发现了九颗新的“凌日”系外行星。当这些最新的结果与之前的“凌日”系外行星观测结果相结合时，天文学家惊奇地发现共有6颗行星的公转方向与其主恒星的旋转方向相反——这恰恰与我们太阳系中的行星相反。
这里显示的是，由欧洲南方天文台望远镜与广视角行星搜索计划共同发现的系外行星，天文学家出乎意料地发现它们是反向公转的。图中体积大的是恒星，并且用箭头表明了旋转方向。这里所有的系外行星都处于“凌日”状态中，同时都在进入“中心凌日”之前。每张图像中的恒星大小都是太阳直径的三倍。（供图：ESO/安德鲁·卡梅伦）
“这是我们抛向系外行星研究领域的一颗重磅炸弹，”说。瑞士日内瓦天文台（Geneva Observatory）一名博士生阿莫里·特里约，他与安德鲁·卡梅伦（Andrew Cameron）以及狄尔·奎洛兹（Didier Queloz）一起，领导了一个观测活动的主要部分。
局部细节图
网易探索4月16日报道 《科学日报》（Science Daily）2010年4月13日报道，在英国皇家天文学学会全国天文学会议（RAS National Astronomy Meeting）上，有天文学家宣称发现了九颗新的“凌日”（行星经过其主恒星的一种天文现象）系外行星。当这些最新的结果与之前的“凌日”系外行星观测结果相结合时，天文学家惊奇地发现27颗“凌日”系外行星中共有6颗行星的公转方向与其主恒星的旋转方向相反——这恰恰与我们太阳系中的行星相反。
之前行星被认为是在围绕年轻恒星旋转、由气体与星尘组成的圆盘中形成的。传统理论认为这种原始的行星圆盘与其主恒星的旋转方向一致，而且直到现在天文学家仍然还预计由这种圆盘形成的所有行星差不多都以相同的方式旋转，即它们都沿着与其主恒星旋转方向相同的方向公转。这就是太阳系行星的公转方式。
在最初通过广视角行星搜索计划（Wide Angle Search for Planets）观测到9颗新的系外行星之后，这个天文研究团队使用位于智利拉西拉天文台（La Silla observatory）的3.6米口径欧洲南方天文台（ESO）望远镜上的高精度径向速度行星搜索器(HARPS)分光谱仪，并结合同样位于智利拉西拉的瑞士欧拉望远镜（SwissEuler telescope）的数据，以及其他望远镜的观测数据，确定了最新观测与早先观测中所发现“凌日”系外行星的这一特征，即相较其主恒星旋转方向而言，他们反向公转。
出乎意料的是，当这个研究团队将最新的数据与之前的观测数据结合起来时，他们发现所有研究过的“热木星”（hot Jupiters）中有超过一半的行星的旋转方向与其主恒星的旋转轴有方向偏离。他们甚至发现这个扩展性的研究中有6颗系外行星（最新发现的有两颗行星）具有反向公转的特征：它们以“错误的”方向围绕其主恒星公转。
“这个最新的结果的确挑战了传统的行星理论，即行星的公转方向应当始终与其主恒星的旋转方向一致，”圣安德鲁斯大学（University of St Andrews）的安德鲁·卡梅伦说。本周在英国格拉斯哥召开的皇家天文学学会全国天文学会议（NAM2010）上，他报告了这个最新结果。
首次发现“热木星”后的15年间，“热木星”的起源一直是一个谜。“热木星”是质量与木星类似或者还大于木星的行星，但是它们在非常接近其主恒星的轨道上运行。这种巨行星的核被认为是由仅存在于行星系统寒冷外围区段的岩石与冰粒子的混合物形成的。因此“热木星”必然在离它们主恒星很远的地方形成（其组成物质在远离主恒星的外围），然后向内部迁移，最终在非常接近其主恒星的轨道上运行。许多天文学家认为，这是由形成“热木星”的星尘圆盘与其主恒星的引力相互作用造成的。这种情形几百万年以来一直都在发生，并最终导致了与主恒星旋转轴方向一致的轨道。这一观点势必也将认为类地岩态行星随后相继形成，但是很不幸的是，它无法解释最新的观测结果。
为了解释最新的反向公转系外行星，一种替代的迁移理论认为，“热木星”接近于其主恒星根本不是因为星尘圆盘与主恒星的相互作用，而是由于千百万年以来，一个包括与更遥远行星或者伴随恒星的引力拉锯战的缓慢演化进程造成的。在这种拉锯战将巨大的系外行星弹回到一个倾斜的、拉长的轨道之后（就像拔河一样，获胜的一方会倒向自己的后方），巨行星将受到其潮汐阻力的影响，每次倒向其主恒星的时候能量都会丢失（行星离恒星越近，旋转速度就越慢，能量也就越低）。最终巨行星将停留在一个近似圆形，但却随意倾斜而且接近其主恒星的轨道上。“这个过程的一个戏剧性副作用就是它将彻底摧毁这个系统中其他任何一个较小的类地行星，”日内瓦天文台的狄尔·奎洛兹说。
两个最新发现的反向公转行星都发现具有很遥远的、巨大伴星，这个伴星可能是造成这种拉锯战的潜在原因。这一最新结果将触发对其他行星系统中额外星体的密集搜索。
相关的9篇提交给国际学术杂志的论文在NAM2010会议上发布，其中4篇使用了欧洲南方天文台的设备收集的数据。同时在这个会议上，广视角行星搜索计划（WASP）团队获得了英国皇家天文学学会团队成就奖（Group Achievement Award）。