天文學家發現系外行星繞奇特“四體”恆星運行

新浪科技訊 北京時間3月9日消息，據美國宇航局官方網站報導，要想在擁有超過一顆恆星的環境中形成一顆行星是一項巨大的挑戰。盡管在我們的太陽系中，所有的行星都只圍繞一顆恆星——太陽——運行，但在太陽系之外，一部分系外行星就沒有這麼幸運了，它們有些圍繞兩顆甚至是更多數量的恆星運行。研究人員們希望弄清楚這種多恆星環境對行星究竟會造成何種影響，而現在，兩例佳的研究對象出現了：在其中一個案例中，一顆行星被發現圍繞三顆恆星運行，而在另一個案例中，恆星的數量甚至達到了四顆。

這項發現是借助位於加州聖迭戈附近的帕洛瑪天文台做出的，這裏的光學望遠鏡上安裝了Robo-AO自適應光學系統，這是由印度的“大學間天文與天體物理學中心”與美國加州理工學院聯合研製的。另外還使用了PALM-3000自適應光學系統。該系統部分由美國宇航局資助並由美國宇航局噴氣推進實驗室研製。

這是人類第二次發現存在於一個4恆星系統內的行星的案例。這顆行星本身此前便已經被發現了，但它一直被認為是圍繞3顆恆星運行，而不是4顆。人類發現的第一個圍繞4顆恆星運行的行星案例是KIC 4862625，它是在2013年被業餘天文學家們從美國宇航局公開的開普勒公共資料庫中找到的。

這項最新的發現可能暗示位於四恆星系統中的行星現象或許並非如人們此前所想的那樣罕見。事實上，最近的研究顯示這類恆星系統本身——一般會以兩對雙星系統的形式出現並在相當遠的距離上相互緩慢繞轉——可能也要比我們原先所認為的更為常見。

這項研究的合著者，智利托洛洛泛美天文台的安德烈·托科維寧（Andrei Tokovinin）指出：“大約有4%的類太陽恆星存在於四恆星系統中，這一估計值高於此前，原因是我們的觀測技術正在逐漸提升。”

此次新發現的四恆星系統名為“白羊座30”，顧名思義位於白羊座，距離地球約136光年。這一恆星系統中的氣態巨行星是一個龐然大物，質量達到木星的10倍，以335天的周期圍繞它的中央恆星運行。 它圍繞運行的中央恆星本身還擁有一顆距離相對較近的伴星，但這顆系外行星只圍繞主要的那顆中央恆星運行，而不圍繞伴星運行。除此之外，這對雙星本身又在較遠的距離上與另外一對雙星組成了四恆星系統，兩者之間相距約1670天文單位（1天文單位約等於一個日地距離）。天文學家們認為在這樣的環境下，不管是這顆系外行星本身還是它可能擁有的任何衛星上都不可能存在生命。

如果有機會站在這顆行星的地表上抬頭仰望天空，你將看到一副詭異的情景：4個明亮的恆星高懸在頭頂，看上去的感覺就像是一個太陽和兩個非常明亮的星星，這兩顆星星明亮到在白天也是能夠看到的。而如果你使用一台足夠強大的望遠鏡，你還會發現其中的一個星星實際上是一個雙星系統，它由兩顆成員恆星組成，並相互繞轉。近些年，天文學家們已經發現了數十個存在於雙星乃至三恆星系統中的系外行星案例，讓人聯想起《星球大戰》中的塔圖因星球。在這樣的情況下，發現一顆存在於多恆星系統中的系外行星本身其實並不會帶來太大的意外，尤其是考慮到在我們的銀河系中，實際上以雙星系統的形式存在的恆星要比像太陽這樣以單顆恆星的形式存在的數量要更加普遍。

發表在《天文學報》上有關這項發現的論文第一作者，噴氣推進實驗室的裏維斯·羅伯茨（Lewis Roberts）表示：“恆星系統多種多樣。可能有單顆的恆星，雙星系統或是三星系統，甚至是四星系統。自然界的現象令人驚嘆。”

羅伯茨和他的同事們希望了解這樣的多恆星系統環境將如何對形成中的年輕行星生影響。有證據表明恆星的伴星可以對這種環境中的行星命運構成影響。它可能會改變行星的運行軌道，有時候還會讓行星質量變得很大，成長成一個巨無霸。比如所謂的“熱木星”——質量與木星相當，但運行軌道非常接近中央恆星，以至於其公轉周期通常只有幾天——之所以會出現這樣不合常理的情況，很有可能的原因便是：起初這些行星形成的位置並不在這麼靠近中央恆星的地方，只是后來在恆星伴星引力攝動的影響和作用下才形成了今天所見的情形。

在這項最新的研究中，科學家們描述了使用帕洛瑪天文台全自動化的Robo-AO系統對夜空進行掃描，每晚檢驗數百顆恆星以搜尋它們可能存在的恆星伴星的工作。結果他們發現了兩個疑似目標：一個是由多達4顆恆星組成的白羊座30系統，另一個則是由3顆恆星組成的HD 2638系統。這些發現在隨后使用帕洛瑪天文台的PALM-3000自適應光學系統進行高分辨率觀測后得到確認。

至於那顆位於三星系統中的系外行星則是一顆所謂的“熱木星”，它質量巨大，在非常接近中央恆星的軌道上運行，公轉一周的時間僅需3天。此前科學家們便已經知道這顆恆星與另外一顆距離大約0.7光年（即4.4萬天文單位）外的伴星正處於潮汐鎖定狀態，即兩者之間永遠以同一面朝向對方。對於雙星系統而言，這樣的間距已經算是比較遠的了。而最新的發現則是該系統中的第三顆恆星，天文學家們發現在距離質量較大的那顆恆星僅28個天文單位的位置上還有一顆恆星，這樣的距離實在太近，足以對該系統中的“熱木星”的演化和最終軌道形態生影響。

羅伯茨表示：“這一結果支持多恆星系統與大質量行星之間存在成因聯繫的觀點。”

而在“白羊座30”的案例中，最新發現讓整個系統中的恆星數量從3顆上升到4顆。第4顆恆星位於距離行星大約23天文單位的位置上。盡管在這一案例中，主恆星的伴星與行星的距離相比HD 2638 系統中的情況更加接近，但這顆新發現的恆星伴星似乎並未對行星的軌道生重大影響。科學家們目前尚無法確定其中的原因，因此研究組計劃再開展更多的觀測以便更好的理解其中複雜的動力學關係。（晨風）