“躺平”的行星们

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文章来源：skyandtelescope

原作：AAS NOVA

翻译：杨欣冉

校对：邱煜欣 涂天宇

编排：王璞

后台：库特莉亚芙卡 李子琦 胡永葳

原文链接：https://skyandtelescope.org/astronomy-news/pileup-perpendicular-planets/

在一些行星系统中，恒星自转方向与其行星轨道方向并不总是一致的。一项新的研究探讨了我们能从这些“不守规矩”的行星上学到什么。

艺术家绘制的WASP-79b概念图，展示了一个在极轨道上绕其恒星旋转的系外行星的例子。

图源：ESO / B. Addison

自然趋势

大部分科学都涉及搜索数据中的模型和趋势。宇宙中的模型——对于某些特定的形状、位置、排列等——通常能揭示一些隐藏在物理学中的潜在规律，驱使自然采取非随机的路线。这意味着模型和趋势常常是了解宇宙如何运行的关键。

系外行星群就是一个寻找趋势的有趣的地方。近年来，我们已观测到足够大的系外行星样本，可以开始进行有价值的统计分析了——我们希望从中学到很多关于行星系统形成和演化的知识。

在这幅图中展示了一颗原恒星嵌入在气体和尘埃盘中。由于恒星和它们的行星形成于同一团尘埃云中，因此它们的旋转方向应该是一致的。

图源：NASA’s Goddard Space Flight Center

在系外行星中有一个特别有趣的现象：行星的轨道方向并不总是与它的主恒星旋转方向一致。由于一颗恒星和它的行星都是由同一团旋转的气体和尘埃形成的，在角动量守恒正常情况下，会使其恒星轨道和恒星自转对齐。虽然我们观测到的大量正常对齐的系统，但是也观测到少数错位的系统。

是什么导致行星轨道与它们的恒星轨道错位？通过由Simon Albrecht(丹麦奥尔胡斯大学)领导的一项对观测到的恒星-行星系统的新研究得出的模型，我们可以找出答案。

极地居民

图解说明了天球投影的恒星自转与行星轨道之间的角度（λ）和自转与轨道之间实际的三维角度（Ψ）。恒星相对于观测者视角的倾角用i表示。

图源：Albrecht et al. 2021

Albrecht和他的合作者探索了57个有价值的恒星-行星样本。对于大多数能观测到的自转/轨道方向的行星系统，我们只能测量它们之间投影在天球上的夹角。但是对于Albrecht和他的合作者使用的研究样本，我们可以独立测量恒星相对于我们视角的倾角。因此，对于这57个观测系统，作者能够在三维空间中确定行星轨道轴和恒星的自转轴之间的实际角度。

结果呢？Albrecht和合作者们发现，大多数系统是与预期一致的。但有19个错位系统并没有在所有的角度上都随机分布。相反，几乎所有的错位都集中在90°附近（范围从80°-125°），这意味着行星围绕恒星的两极旋转，与恒星旋转方向垂直，就像是在躺着运行。

左图：作者研究样本的天球投影轨道与自旋轴之间的夹角（λ）。右图：轴之间的实际角度（Ψ）。实际角度显示两个聚类：一个接近零（对齐），一个约90*（垂直）。

图源：Albrecht et al. 2021

是什么导致了这种极地堆叠？作者提出了几种有可能的理论，包括行星和恒星之间的动力学相互作用。但是，正如我们所观测到的，大自然有自己的思想——而且可能有多种机制在相互作用！我们还没有足够的信息来精准地解决这个难题，但对自然界更多模型的持续探索肯定会为我们指明正确的方向。

责任编辑：邱煜欣

牧夫新媒体编辑部

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太阳系内躺着的行星——天王星

图片来源 NASA

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