“躺平”的行星們

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文章來源：skyandtelescope

原作：AAS NOVA

翻譯：楊欣冉

校對：邱煜欣 塗天宇

編排：王璞

後臺：庫特莉亞芙卡 李子琦 胡永葳

原文鏈接：https://skyandtelescope.org/astronomy-news/pileup-perpendicular-planets/

在一些行星系統中，恆星自轉方向與其行星軌道方向並不總是一致的。一項新的研究探討了我們能從這些“不守規矩”的行星上學到什麼。

藝術家繪製的WASP-79b概念圖，展示了一個在極軌道上繞其恆星旋轉的系外行星的例子。

圖源：ESO / B. Addison

自然趨勢

大部分科學都涉及搜索數據中的模型和趨勢。宇宙中的模型——對於某些特定的形狀、位置、排列等——通常能揭示一些隱藏在物理學中的潛在規律，驅使自然採取非隨機的路線。這意味着模型和趨勢常常是瞭解宇宙如何運行的關鍵。

系外行星羣就是一個尋找趨勢的有趣的地方。近年來，我們已觀測到足夠大的系外行星樣本，可以開始進行有價值的統計分析了——我們希望從中學到很多關於行星系統形成和演化的知識。

在這幅圖中展示了一顆原恆星嵌入在氣體和塵埃盤中。由於恆星和它們的行星形成於同一團塵埃雲中，因此它們的旋轉方向應該是一致的。

圖源：NASA’s Goddard Space Flight Center

在系外行星中有一個特別有趣的現象：行星的軌道方向並不總是與它的主恆星旋轉方向一致。由於一顆恆星和它的行星都是由同一團旋轉的氣體和塵埃形成的，在角動量守恆正常情況下，會使其恆星軌道和恆星自轉對齊。雖然我們觀測到的大量正常對齊的系統，但是也觀測到少數錯位的系統。

是什麼導致行星軌道與它們的恆星軌道錯位？通過由Simon Albrecht(丹麥奧爾胡斯大學)領導的一項對觀測到的恆星-行星系統的新研究得出的模型，我們可以找出答案。

極地居民

圖解說明了天球投影的恆星自轉與行星軌道之間的角度（λ）和自轉與軌道之間實際的三維角度（Ψ）。恆星相對於觀測者視角的傾角用i表示。

圖源：Albrecht et al. 2021

Albrecht和他的合作者探索了57個有價值的恆星-行星樣本。對於大多數能觀測到的自轉/軌道方向的行星系統，我們只能測量它們之間投影在天球上的夾角。但是對於Albrecht和他的合作者使用的研究樣本，我們可以獨立測量恆星相對於我們視角的傾角。因此，對於這57個觀測系統，作者能夠在三維空間中確定行星軌道軸和恆星的自轉軸之間的實際角度。

結果呢？Albrecht和合作者們發現，大多數系統是與預期一致的。但有19個錯位系統並沒有在所有的角度上都隨機分佈。相反，幾乎所有的錯位都集中在90°附近（範圍從80°-125°），這意味着行星圍繞恆星的兩極旋轉，與恆星旋轉方向垂直，就像是在躺着運行。

左圖：作者研究樣本的天球投影軌道與自旋軸之間的夾角（λ）。右圖：軸之間的實際角度（Ψ）。實際角度顯示兩個聚類：一個接近零（對齊），一個約90*（垂直）。

圖源：Albrecht et al. 2021

是什麼導致了這種極地堆疊？作者提出了幾種有可能的理論，包括行星和恆星之間的動力學相互作用。但是，正如我們所觀測到的，大自然有自己的思想——而且可能有多種機制在相互作用！我們還沒有足夠的信息來精準地解決這個難題，但對自然界更多模型的持續探索肯定會爲我們指明正確的方向。

責任編輯：邱煜欣

牧夫新媒體編輯部

『天文時刻』 牧夫出品

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太陽系內躺着的行星——天王星

圖片來源 NASA

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