排列紧密、轨道奇葩的地外星系

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图片展示了开普勒－80星系的行星轨道。图片来源：佛罗里达理工学院

“开普勒-80”（Kepler-80）星系内部的行星排列紧凑，且运行轨道非常罕见。

该项研究由佛罗里达理工学院物理与空间科学的助教授达林•拉格辛（Darin Ragozzine）带领他的学生玛丽亚•麦克唐纳德（Mariah MacDonald）完成。

该项研究发现的奇异的行星轨道运作，加深了科学家对STIPs－轨道紧密排列的内行星系统（Systems with Tightly-spacedInner Planets）的了解，而且将有助于我们理解地球的形成。

位于1100光年之外的”开普勒－80“星系是由发现它的NASA太空望远镜命名的，包含五颗小行星，紧密围绕恒星旋转。达林和玛利亚借助太空望远镜的精确测量，确定了这个系外星系的运行模式。

其实早在2012年，负责开普勒望远镜项目的科学家们就发现，这五颗小行星的最大轨道，只有地日轨道的1/150，公转周期分别为一天，三天，四天，七天和九天。

鉴于这个星系排列紧密，开普勒天文望远镜通过观察行星和恒星间引力的相互作用，能够监测到其公转周期极其微小（约十万分之一）的变动。

玛利亚和她的团队通过分析计算得出，最外侧的四颗行星，其密度大约为地球的四至六倍，且同地球一样，都为岩质行星。尽管最外侧两颗行星的个头是最内侧两颗的两倍大，但这四颗行星的密度差异却不大。是靠最内侧两颗的两倍大。这个现象应该归功于其氢氦大气层。

其实，这些特质（岩质行星，氢氦大气层）在地外行星当中不算罕见，但一个同时包含数颗行星的此类星系，以如此紧凑的轨道运转，却不多见。

该星系另一个罕见的特质是，它的行星轨道是“同步”的。“每过27天，最外面的四颗行星就会呈现相同的空间结构，”达林表示。这一现象被称作“共振”，能够使星系内部保持引力平衡。

该项研究还解释了此类同步轨道是如何产生的，以及为何会呈现如此紧凑的轨道排列。其中有一个过程叫做“迁移”，即行星运行轨道会在形成过程中不断缩小。模拟研究清晰展现了是由迁移效应将行星锁定在同步轨道中，正如我们在”开普勒-80”星系中所见一般。

迄今为止，开普勒望远镜已经发现了数以百计的此类内行星系统，包含3至7颗相对较小的行星，以紧凑的轨道围绕各自的恒星运转，公转周期从1天到100天不等。

这类完全不同于我们太阳系的新形态行星系统，改变了科学家对星系形成的看法，其中包括地球的形成。通过对现有的”开普勒-80”星系的细致研究，科学家们得以一窥个中奥秘。

编辑：潇寒

参考：Astronomical Journal

投稿：deeptech@mittrchina.com

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