![]()
![]()
雙星疑云
蛇尾三(ν Octantis),又名南極座ν,是一個(gè)緊密的雙星系統(tǒng)。它包含了一顆位于中央的主星——這是一顆質(zhì)量為太陽(yáng)1.57倍的亞巨星;以及一顆質(zhì)量約為太陽(yáng)0.57倍、亮度明顯更低的伴星。長(zhǎng)期以來(lái),天文學(xué)家并不清楚這顆伴星的確切性質(zhì)。
在這個(gè)雙星系統(tǒng)中,兩顆恒星之間的平均距離非常接近,僅為地球與太陽(yáng)距離的2.6倍(即2.6個(gè)天文單位)。科學(xué)家一直懷疑,該系統(tǒng)中存在一顆繞主星逆行運(yùn)行、且軌道異常寬廣的系外行星,其位置大致處于兩顆恒星之間。
然而,這種結(jié)構(gòu)與當(dāng)前行星形成理論嚴(yán)重沖突,而且缺乏直接觀測(cè)先例,因此這顆系外行星的存在一直備受質(zhì)疑。
近日,一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)新的觀測(cè)數(shù)據(jù),進(jìn)一步證實(shí)了這顆系外行星存在的可能性。他們還利用自適應(yīng)光學(xué)成像技術(shù)獲得了一個(gè)關(guān)鍵發(fā)現(xiàn):系統(tǒng)中的伴星其實(shí)是一顆白矮星。這一發(fā)現(xiàn)為這顆系外行星是如何在這樣一個(gè)系統(tǒng)中形成的提供了重要線索。
![]()
蛇尾三是一個(gè)雙星系統(tǒng),包含了一顆亞巨星,一顆白矮星,以及它們之間的一顆系外行星。
研究結(jié)果已發(fā)表在近日的《自然》雜志中。
理論困局
在過(guò)去30年里,科學(xué)家已經(jīng)在太陽(yáng)系外發(fā)現(xiàn)了5000多顆系外行星。盡管這些系外行星在質(zhì)量、半徑和軌道周期上差別各異,但它們往往具有一些共同特征:例如它們大多圍繞類太陽(yáng)恒星運(yùn)行,且軌道方向與恒星系統(tǒng)的自轉(zhuǎn)方向一致,并通常出現(xiàn)在單星系統(tǒng)中。
我們的太陽(yáng)就是“獨(dú)來(lái)獨(dú)往”的單星系統(tǒng),但宇宙中也有許多恒星屬于雙星系統(tǒng),在這些系統(tǒng)中,兩顆恒星通過(guò)引力相互牽引,彼此繞轉(zhuǎn)。
當(dāng)雙星之間的距離足夠大時(shí),它們各自可以擁有行星系統(tǒng);但在許多緊密雙星系統(tǒng)中,兩顆恒星相距較近,行星往往只能出現(xiàn)在更遠(yuǎn)的軌道上,并以圍繞雙星整體運(yùn)行的方式存在。
而蛇尾三則是一個(gè)極為反常的特例。早期的研究表明,蛇尾三中可能存在一顆軌道性質(zhì)讓人難以理解的系外行星:它的軌道幾乎位于兩顆恒星之間的中間地帶,這在理論上通常會(huì)被認(rèn)為是不穩(wěn)定的。對(duì)此,科學(xué)家始終無(wú)法找到一個(gè)既符合觀測(cè)數(shù)據(jù)、又能保持長(zhǎng)期穩(wěn)定的軌道模型。
要想解答與蛇尾三有關(guān)的謎題,科學(xué)家迫切需要更多的觀測(cè)數(shù)據(jù)。
不尋常的尋常路徑
在新的研究中,研究人員使用位于智利的高精度視向速度行星搜索器(HARPS),對(duì)蛇尾三進(jìn)行了近兩年的觀測(cè)。結(jié)果顯示,蛇尾三中主星的運(yùn)動(dòng)軌跡存在周期性擺動(dòng),這說(shuō)明它受到一顆行星的引力擾動(dòng),從而確認(rèn)了這顆行星的存在。
隨后,研究人員進(jìn)行了一系列的模擬,發(fā)現(xiàn)若要讓這顆行星擁有穩(wěn)定的軌道,唯一可能的方式是:它必須與雙星的軌道共處一個(gè)平面,并且沿著相反方向運(yùn)行,也就是“逆行”。
但這也引出了另一個(gè)問(wèn)題:這顆逆行行星是如何產(chǎn)生的?
我們知道,行星通常起源于原行星盤(pán)——圍繞在恒星周圍的塵埃和氣體盤(pán),這種結(jié)構(gòu)通常出現(xiàn)在恒星的早期階段,在其進(jìn)入“主序星”階段之前時(shí)形成,并且旋轉(zhuǎn)方向與恒星一致。因此,在仍處于主序星階段的系統(tǒng)中,出現(xiàn)逆行的行星是極不可能的。
在新的研究中,研究團(tuán)隊(duì)對(duì)蛇尾三進(jìn)行了近紅外波段的高分辨率成像。按理說(shuō),這樣的成像技術(shù)應(yīng)該能夠分辨出兩顆恒星,但結(jié)果卻未能探測(cè)到足夠明亮的伴星。這意味著,那顆伴星不可能是一顆“主序星”。
如此一來(lái),白矮星成為唯一合理的解釋。當(dāng)一顆太陽(yáng)質(zhì)量的恒星耗盡燃料時(shí),其核心最終會(huì)坍縮成白矮星。
如果蛇尾三中的伴星是白矮星,那么就能為這顆行星的形成提供一個(gè)更為簡(jiǎn)潔的解釋:當(dāng)恒星演化為白矮星時(shí),會(huì)噴射出大量物質(zhì)。據(jù)估算,以蛇尾三中的白矮星為例,其噴發(fā)出的物質(zhì)的質(zhì)量約與太陽(yáng)相當(dāng)。因此,研究人員提出,這些物質(zhì)中有一部分可能在主星周圍重新聚集,形成了一個(gè)“第二代原行星盤(pán)”。這類原行星盤(pán)可能會(huì)相對(duì)于雙星軌道方向逆向旋轉(zhuǎn),因此在其中形成的行星,從誕生之初就可能擁有逆行軌道。
打破常規(guī)
這項(xiàng)揭示了一個(gè)引人注目的現(xiàn)象:即便是在雙星生命末期的復(fù)雜環(huán)境中,行星也依然可能形成并存活。傳統(tǒng)的行星搜尋工作往往避開(kāi)這類系統(tǒng),但蛇尾三的發(fā)現(xiàn)提示我們,這類系統(tǒng)可能遠(yuǎn)比我們想象的更常見(jiàn)。
但研究人員也指出,適合行星穩(wěn)定存在的雙星結(jié)構(gòu)也許依舊罕見(jiàn),而且科學(xué)家也尚不清楚,那些在恒星演化之后才形成的“第二代行星”,是否具備與早期形成行星相同的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。
因此,繼續(xù)尋找更多類似蛇尾三的系統(tǒng),對(duì)于理解行星在極端環(huán)境中的誕生與演化至關(guān)重要,也將為我們重新定義“宜居”宇宙中的認(rèn)知邊界。
#參考來(lái)源:
https://www.nature.com/articles/s41586-025-09006-x
https://www.nature.com/articles/d41586-025-01445-w
#圖片來(lái)源:
封面圖&首圖:NASA/Goddard Space Flight Center
特別聲明:以上內(nèi)容(如有圖片或視頻亦包括在內(nèi))為自媒體平臺(tái)“網(wǎng)易號(hào)”用戶上傳并發(fā)布,本平臺(tái)僅提供信息存儲(chǔ)服務(wù)。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.