行星的运行轨道远比想象的复杂

科学家发现系外行星的轨道会出现“漂移” src='/images/loading.gif' data-original="http://img1.gtimg.com/tech/pics/hv1/0/237/2075/134987310.jpg">

当行星达到这个质量时，便能聚合周围的气体，迅速成长，成为成熟的行星

腾讯太空讯 据国外媒体报道，太阳系中的所有行星均围绕着太阳的赤道平面运转。在已知的八大行星中，地球的轨道倾斜最大，但即使这样，倾斜角仍然很小，大约只有7度。天文学家们曾认为这很正常，所有行星的运行轨道都是围绕主恒星的赤道平面发展进化的。但最新的研究发现真实情况远比想象的复杂，至少对热木星来说是这样。天文学家们曾预测大多数星系中都有像地球那样小型的岩质行星近距离围绕主恒星运转，同时也有大型的类木行星远距离围绕恒星运转。

随着第一颗系外行星被发现，曾经简单的模型被推翻。它们的质量与木星相当，运行速率却快得多，几乎是沿着其主恒星表面上飞掠而过。木星运转一圈的周期稳定在12年，而热木星的公转周期通常只需几天，甚至几个小时。一套新理论应运而生。天文学家们认为，不是所有的行星都以固定的距离公转，宇宙中存在不断迁移的行星，随着它们的进化演变，离主恒星的距离也发生变化。

同样令人震惊的是，一些热木星并不是沿着与主恒星相同的赤道平面运转，而具有极大的倾斜角，其中一些甚至以与其自转方向相反的逆方向运行。那么，这些行星的运行轨道为何如此奇特？当今广泛认可的行星模型为“核吸积”，即行星是由星周盘内的各类原料缓慢形成。在这些行星盘中，尘埃与冰粒通过吞噬周围物质不断成长，在温度更高的行星盘内部，由于温度过高，气态水无法凝华成冰块，因此行星的成长十分缓慢。

在更远处，存在大量冰块而使行星内核快速形成，当质量累积到足够大时（约为地球的10倍），它们便能吸收周围的气体。而当行星达到这个质量时，便能聚合周围的气体，迅速成长，成为成熟的行星。在此过程中，行星与星盘的相互作用使得行星向内迁移。根据在星盘所处位置的不同，行星有可能大范围向内迁移，甚至最终被主恒星吞噬，这个过程最终将以主恒星吞噬系统中所有的尘埃与气体告终。而行星则逐渐分散，不断吞噬残留的天体碎片。然而，最新发现的以大倾斜角运转的行星却无法用该模型解释。

迄今为止，天文学家们已测算出91颗系外行星的轨道倾斜角，其中36颗行星的倾斜角超过20度，9颗行星逆向运转。如今，天文学家们研发了一些新模型，将迁移行星的偏移解释为因高离心力迁移使然。何为高离心率迁移？众所周知，巨型行星最初在圆形轨道上形成，与主恒星赤道平面保持一致。随着恒星系统的进化，行星的运行轨道被同一个系统中的其他大型天体（最有可能是其伴星）所扰乱。因此，行星的轨道越来越不像圆形，天体的倾斜度越来越大。若一个行星已大幅度倾斜，将受到“Kozai-Lidov机制”的影响。

在此机制的影响下，行星的轨道将产生大幅偏移。随着它倾斜角越来越大，整个轨道却更偏向圆形。接着，行星间的振荡使其回到扰乱物附近，同时离心率变得越来越大。这些震荡还能造成行星飞速掠过其主恒星，在每次近距离的交汇中，行星与主恒星互相影响彼此的潮汐。这些潮汐的强大阻力使得行星轨道迅速衰减。轨道的近日点变化不大，但远日点却急剧收缩。随着行星逐渐远离其扰乱物，振动减弱，行星的轨道重新变回圆形，但仍保持大倾斜角。

要产生偏移行星必须存在一个扰乱物体。天文学家们正使用世界上最大的望远镜试图探测那些可能存在的扰乱物体。一些恒星看起来十分接近，但并不能简单的认为它们就是伴星。相反，我们需要进行数月，乃至数年的观测。如果它们确实是双星，则会逐渐靠拢，步调一致。（罗辑/编译）

原标题：行星的运行轨道远比想象的复杂

关键词：