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外星行星的怪异轨道可能会影响生命的机会

一幅艺术家的插图,将太阳系与仙女座Upsilon系统进行了比较。天文学家最近发现,并不是所有行星都在同一平面上围绕明亮的黄白色恒星仙女座Upsilon运行,就像我们太阳系中的主要行星围绕太阳运行一样。其中两颗行星c和d的轨道彼此倾斜30度。

迈阿密“新的研究表明,生命在外星生存的能力可能会受到邻近巨型行星疯狂而怪异的轨道的影响。

其他行星系统中较重的世界可能会对较小的世界施加巨大的力,将它们推向并拉入不断变化的轨道。在某些情况下,这些奇怪的轨道可能会导致一些太阳系外行星在宜居和不宜居之间波动。

可居住性条件的变化可能会影响在其他世界寻找生命,以及天文学家关于像我们这样的行星系统形成的理论。

华盛顿大学的研究小组成员Rory Barnes说:“那里有一群疯狂的行星,它们可能适合居住,但它们的性质与地球非常不同,因为它们的邻居很古怪,所以与地球不同。”

今天,在美国天文学会第216次会议上,发表了两项关于这些疯狂轨道的研究结果。

怪异的比特

当小行星寻找系外行星时,它们会在温度和液态水等条件仍然不稳定到足以支持生命的区域寻找岩石类地球行星的迹象。

但是,计算机建模的新发现表明,一些系外行星的宜居性可能会因大行星附近的轨道而异。

这些所谓怪异轨道的发现将对现有的多行星系统进化理论产生重要影响。研究结果还表明,在行星系统形成后,可能会发生一些破坏行星轨道的暴力事件。

得克萨斯大学奥斯汀分校的Barbara McArthur是其中一项研究的首席研究员,她说:“这些发现意味着未来对系外行星系统的研究将更加复杂。”“天文学家再也不能假设所有行星都在一个平面内围绕母恒星运行了。”

麦克阿瑟和她的团队在德克萨斯州奥斯汀的麦克唐纳天文台发现了一个行星系统,在这个系统中,两颗行星的轨道彼此成陡峭的角度。

倾斜行星

研究人员利用哈勃太空望远镜、霍比-埃伯利望远镜和其他地面望远镜的数据,结合广泛的模型,挖掘出了围绕仙女座Upsilon这颗小行星的行星系统的大量信息。

仙女座UpsilonAndromedae是一颗黄白矮星,距离我们大约44光年,与我们的太阳相似。然而,它有点年轻,质量略大,比太阳亮一点。

十多年来,天文学家们已经知道有三颗木星类型的行星围绕着仙女座太阳公转。麦克阿瑟的团队能够测量出三颗已知行星中两颗的确切质量。但是,当研究人员观察到这两颗行星是倾斜的,并且轨道彼此成斜角时,令人惊讶的结果出现了。该团队的研究结果也将在6月1日的《天体物理杂志》上详细介绍。

麦克阿瑟说:“仙女座Upsilon的形成过程很可能与我们自己的太阳系相同,尽管在形成这种不同进化的晚期可能存在差异。”“到目前为止,行星进化的前提是行星系统在圆盘中形成,并且相对共面,就像我们自己的系统一样,但现在我们已经测量到这些行星之间的显著角度,这表明情况并不总是如此。”

传统上,人们认为一大片气体云坍塌形成恒星,而行星是一种天然的副产品。剩下的材料形成一个圆盘。在我们的太阳系中,有一个创造事件的天然化石,因为所有五颗主要行星都在几乎相同的平面上运行。

不同的引力场景可能是导致仙女座Upsilon行星异常倾斜轨道的潜在原因。

麦克阿瑟说:“可能的相互作用包括行星向内迁移、其他行星通过行星-行星散射从系统中射出,或从母恒星的双星伴星仙女座UpsilonAndromedae分离。”

巴恩斯说:“我们的动力学分析表明,倾斜的轨道可能是行星系统原始成员的抛射造成的。”“然而,我们不知道是遥远的恒星伴星迫使弹射,还是行星系统本身的形成导致了一些原始行星的弹射。”

Headed指出,修改后的配置仍然处于稳定的悬崖上,因为“行星之间的相互拉动非常强烈,几乎可以将彼此抛出系统。”

可居住周期

Barnes自己的研究强调了行星系统结构对系外行星潜在宜居性的重要作用。

巴恩斯说,只有一颗轨道朝向太阳宜居带内边缘的类地行星才能维持这一轨道并保持在宜居带内。

但是,在系统中添加一颗大小与木星相当的行星,并使其轨道高度椭圆,“与迄今为止发现的大多数系外行星相似”,可能会导致这颗较小的行星发生奇怪的事情,可能导致其在宜居和不宜居条件之间循环。

在某些情况下,这颗较小的行星的轨道会延长,使其进一步超出太阳的宜居带,然后再尝试重新调整,使其变得更圆。这些事件都发生在1000年的时间内,甚至可能重复发生。

这可能意味着一颗系外行星的年平均温度在每一千年都会发生显著变化,在这个过程中会改变外行星表面的条件。

巴恩斯说:“有一部分时间液态水可能存在于地表,但在另一部分时间它会沸腾。”巴恩斯也在今天的会议上介绍了他的发现。

对于位于宜居带外缘的类地行星来说,这种影响是相似的,只是轨道的改变可能会使其离太阳太远,导致其轨道周期的一部分时间发生行星冰川作用。

Barnessaid说:“这里更大的问题是宜居带非常复杂。”“地球的气候在数万年内略受太阳系其他行星轨道的影响,但在许多系外行星系统中,行星的布局可能对宜居性非常重要。”

对于围绕低质量恒星运行的系外行星,如质量为太阳三分之一的恒星,行星的宜居带变得更加复杂。在这样的系统中,宜居带离较小的恒星要近得多,恒星引力产生的任何力都会对确定行星是否宜居产生关键影响。

添加一颗轨道偏心的类木星行星可能会改变这颗较小行星的理论,从而改变这颗外星行星的状况。

巴恩斯说:“可能有一些行星的地质性质在很长的时间内发生了变化。”“你可以想象行星在剧烈的火山活动和地震阶段循环进出。”

行星系统中的力也固定了行星的自转周期。如果一颗行星的轨道变得更长,那么它一天的长度也可能发生显著变化。

巴恩斯说:“一天的长度几乎每天都在变化。”“想想进化是如何在这样一个世界上发生的,真是令人着迷。”


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