据《科学》杂志以及《天文物理期刊快报》的相关文章指出,天文学家在距离地球1300光年的位置发现了一个奇特的恒星系统,一颗恒星被3颗行星环绕着,其中距离恒星最近的行星旋转带跟另外两颗行星的旋转带近乎呈90度垂直。他们把这个星系命名为GW Orionis。造成这样奇特的行星运转现象的可能,据推测,也许是因为存在一颗未被观测到的行星影响了这颗行星的运转轨迹。

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研究人员发现了一个前所未有的恒星星系,带有三颗行星。这一星系的特殊之处在于,它有三个行星旋转带,而最中心的那条旋转带似乎偏离了轴线,与另外两个旋转带交叉着。

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恒星芭蕾,舞动太空

我们太阳系的运转呈现出惊人的秩序,就像组成小行星带和柯伊伯带的物质一样,太阳系的行星旋转带的轴面相当平直。很显然,在被宇航员观测到的其他恒星系中,大部分都有类似的结构。由于引力作用和位移作用,尘埃与大气围绕着不同的星星,形成星盘状的环绕带。在物质吸积作用下,这些尘埃与大气才形成行星和卫星。

据《科学》(Science)和《天体物理学杂志快报》(The Astrophysical Journal Letters)刊载资料显示,天文学家首次发现了一个与众不同的星系,它的星盘轨道不同于一般星系那样平直。该星系被称为GW Orionis,距地球约1300光年,有三颗围绕彼此轨道运行的恒星。 为了更好地了解这一星系结构的原理,十一年来,科学家们借助甚大望远镜(Very Large Telescope,缩写为VLT)和阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波天线阵(ALMA)进行观测,同时还进行了各种计算机模拟测算。

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研究小组发现,最靠近该星系中心位置的两颗恒星彼此绕行,它们之间仅相距一个天文单位(AU),这也是地球太阳之间的距离;而距离较远的三颗恒星则绕着另外两个天体旋转,距离约八个天文单位。

研究人员对该星系结构的两种解释

这三颗恒星的轨迹描绘出复杂的引力之舞,轨迹将行星盘分为三个不同的环,且每个环的方向各异。最内层的环偏移角度最大,几乎垂直于星盘的其余部分,并且该环的尘埃数量足以形成30个地球。第二个环距星系中心点约185个天文单位;第三个环则距离中心340个天文单位,是有史以来最大的行星盘。

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基于这些观察,研究人员提出了两种不同的理论来解释GW Orionis星系的奇怪结构。第一种理论认为,三颗恒星之间的引力作用足以解释这一现象;而第二种理论则认为,在第一个星盘与第二个星盘之间的空间中,隐藏着一颗不可见的行星。

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(借助甚大望远镜和阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波天线阵的观测结果,上图再现了GW Orionis星系的星盘结构和恒星轨道。 三个偏移的星盘用橙色显示,而透明部分表现的是连接不同星盘的低密度尘埃空间。)—图源 :© Kraus et al., 2020; NRAO / AUI / NSF

第二种理论的提出者Nienke van der Marel表示:“我们的模拟结果表明,仅凭三颗恒星的引力作用无法解释所观测到的巨大偏差。我们认为,在这些星环之间必定存在一颗行星,只有这样才能解释星盘的偏移。这颗行星很可能砸入了尘埃空间,并且影响了现存的内外星环的位置。”

毫无疑问,天文学家将继续密切关注GW Orionis,希望对这一奇特星系有更多的了解,并最终找到那个假想的行星。以上两种截然不同的理论还表明,宇宙中可能还存在其他违背常理的行星盘。

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(艺术性视野下的GW Orionis星系)—图源:© ESO / L. Calçada, Exeter / Kraus et al.

相关知识

星系(英语:Galaxy)是由恒星、恒星遗骸、星际气体、尘埃和暗物质等组成,并受到引力绑定的系统。Galaxy 这个词源于希腊 galaxias(γαλαξίας),字面的意思是"银河"(请参考银河系)。星系的大小从只有几亿颗(10)恒星的矮星系到拥有上兆颗(10)恒星的巨大星系,都绕着其质量中心运行。

星系根据在视觉上的形态分类为椭圆 、螺旋或不规则。许多星系被认为在它们的中心有超大质量黑洞。银河系中心的黑洞,被称为人马座A*,其质量是太阳的400万倍。 截至2016年3月,GN-z11是观测到的最古老、最遥远星系,距离地球的同移距离是320亿光年,观测到在大爆炸之后仅4亿年它就存在了。

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2016年发布的一项研究报告,修正了可观测宇宙中的星系数量,从之前估计的2000亿(2×10)建议增加为2兆(2×10)或更多,并且就整体而言,估计恒星的数量多达1×10颗(比地球上所有的沙粒还要多的恒星)。大多数星系的直径在1,000至100,000秒差距(3,000至300,000光年),并且相隔距离的数量级在百万秒差距。作为比较,银河系的直径在30,000秒差距(100,000光年),与它最近的大星系邻居是相隔78万秒差距(250万光年)的仙女座星系。

by: Yann Contegat

FY: 马珂

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