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美国加州理工学院最近公布的一项研究成果认为,银河系内共有约1000亿颗行星,其中至少170亿颗的体积与地球相当。加州理工学院一研究小组基于对Kepler-32行星系统的研究形成上述论断。Kepler-32星系中共有5颗行星,科学家认为,这个星系具有代表性,可作为研究大部分行星如何形成的样本。
此次加州理工学院的研究小组将Kepler-32星系与其他用开普勒望远镜发现的系外行星进行对比。这5颗行星所围绕运行的恒星是一颗M型红矮星,这种恒星几乎占到整个银河系中恒星总数的四分之三。这5颗行星的大小都和地球相当,不过围绕恒星运行的距离要比日地距离近得多。其他情况下在M型恒星周围发现的行星也具有这些特点,所以,银河系中存在的大部分行星系可能都拥有与这5颗行星类似的性质。
研究小组成员、加州理工学院行星天文学助理教授约翰・约翰森指出,银河系有1000亿颗行星只是“保守估计”,因为他们在研究中,在更远距离围绕红矮星运行的行星、围绕其他种类恒星运行的行星都未被考虑。
双恒星系统或发生轨道剧变 扰乱行星系统(图)
最宽阔的双星和三星系统具有非常细长的轨道,所有恒星大部分时间都彼此分离。
美国太空网报道,最新研究表明,出生在相隔较远的双恒星系统的外来行星很可能面临形成星际空间的危险。这项研究发现,当系外行星环绕着带有遥远伴星的恒星――也就是“广阔双星”系统中一部分――它很可能面临暴力且剧烈的轨道分裂,包括完全喷出。这样的效应一般只限于不规则分布的行星系统,该系统中至少有一个是较遥远行星,而相对紧凑的系统则不会面临这样的危险。这项发现也获得了观测证据的支持,它能够帮助天文学家更好的理解星系里外来恒星系统的结构和进化。
“我们的观测发现广阔双星系统里的行星与附近环绕孤立恒星的行星相比,拥有更为怪异的轨道,这表明广阔的双星经常会扰乱行星系统。” 研究主要作者南森・凯伯(Nathan Kaib)这样说道,凯伯同时供职于美国西北大学和加拿大多伦多大学。
“因此我们认为大多数行星系统都延伸开来,最外部的行星距离它们的宿主恒星至少有10个AU(天文单位,一个AU为地球与太阳的平均距离)。”凯伯说道。这项研究发表在1月6日的期刊《自然》上,凯伯于1月7日在美国加利福尼亚州长滩召开的美国天文学会第221次会议上展示了这项研究。
改变星际轨道
在我们星系里双恒星系统非常普遍,事实上天文学家认为银河系内存在与单颗恒星一样多的双星系统。最近天文学家在双星系统里发现了行星的存在,其中很多是“塔图因行星”,也即它们天空中拥有两颗太阳,就像电影《星球大战里》天行者卢克的故乡行星。
整个星系里很多双恒星系统都是宽阔的双星,它们的平均距离在1000AU以上。宽阔双星里恒星之间的距离往往会随着时间的推移发生剧烈的变化,然而它们环绕一个质量中心的轨道却远不是圆形的。
“宽阔双星里的恒星轨道对路经恒星以及银河系的潮汐场产生的干扰非常敏感,”凯伯说道。“这使得它们的恒星轨道不断发生变化,离心率和圆形度也不断改变。如果一个宽阔的双星系统持续时间足够长,它将在某一刻产生一个非常高的轨道离心率。”
偏心轨道使得两颗恒星随着时间的推移变得越来越近,即使这个宽阔双星系统里的恒星之间距离相对较远。研究人员在进行了3000次电脑模拟后发现,这种恒星之间的近距离接触将会对行星系统造成严重破坏。
例如,假设研究学者在我们自身太阳系内加入一个宽阔双星系统里的伴星。近半数的模拟都显示,至少其中一颗巨大行星――木星、土星、天王星或者海王星――被踢出太阳系外进入太空。凯伯和同事进行的计算结果表明,重大的轨道破坏往往要花费上百万年甚至几十亿年的时间才能够清晰的显示出来。“结果,这些系统中的行星先会正常的形成和进化,就好像它们环绕的是一颗独立的恒星。这些行星要感受到伴星的强大影响往往需要很长时间,但影响一旦造成,往往会严重破坏行星系统。”
太阳系外系统
这样的扰动不一定总是以行星喷射的形式发生,而且这种扰动在宽阔双星系统里比紧密环绕的双星系统发生的更为剧烈。模拟显示,系外行星往往会被拖拽,导致它们原始的近圆轨道变成更怪异的偏心轨道。
研究人员还研究了系外行星实际的轨道偏心率。研究小组通过电脑模型模拟发现宽阔双星轨道的行星比环绕单颗恒星的行星拥有更偏心的轨道。“这些系统里发现的偏心行星轨道其实是过去伴星造成的干扰留下的伤疤。”研究合作作者、法国波尔多大学和国家科学研究中心的肖恩・雷蒙德(Sean Raymond)这样说道。
进一步的电脑模拟显示这种干扰一般发生在距离宿主恒星10AU以上的行星系统。结合观测和模拟结果综合考虑,这暗示着很多太阳系外系统存在遥远的环绕行星,尽管目前天文学家很难检测到这些行星。“考虑到一般我们几乎检测不到距离宿主恒星5到10AU的行星,我们的研究提供了有关行星系统特性的新线索。我们认为这种距离宿主恒星10AU以上的行星非常普遍。”
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