TRAPPIST-1 系统是我们银河系附近最诱人的系统。 它距我们仅 40 光年,有七颗岩石系外行星,其中三颗位于其恒星的宜居带内。 但要让一个世界真正适合居住还需要更多的努力,因此天文学家一直在寻找能够告诉我们更多关于该系统历史的特征。
现在,令人惊叹的新研究发现,就像太阳系的行星在围绕太阳赤道的平面上运行一样(有点像黑胶唱片),TRAPPIST-1 的系外行星也是在围绕太阳赤道的平面上运行。它的中间。
这一发现将使天文学家能够探测该系统的动力学历史,这可以帮助我们完善该系统的模型,并排除其任何系外行星的宜居性。 但找到围绕恒星赤道的行星意味着它们基本上以与它们形成时相同的倾角运行,这使得该系统的原始状态更容易研究。
迄今为止,天文学家已经在银河系中发现了 4,000 多颗系外行星,他们可以向我们展示的非常重要的事情之一就是太阳系实际上有多正常(或不正常)。
到目前为止,天文学家已经测量了相当多的系外行星的轨道排列,并且许多近轨道气体巨星展示当恒星的系外行星以与恒星自转轴倾斜的角度运行时,称为恒星倾角。
多行星系统往往不太倾斜——但之前没有人用类似地球的岩石世界测量过它。 这是因为恒星倾角是根据所谓的罗西特-麦克劳克林效应来测量的,这种效应对于像 TRAPPIST-1 这样的小而微弱的恒星来说很难观察到。
这是它的工作原理。 当我们观察一颗绕轨道运行的恒星时,来自朝我们旋转一侧的光将被压缩为朝向光谱蓝色端的更高频率。 我们称之为蓝移。 另一方面,来自远离我们的一侧的光被拉伸到较低的频率,或红移。
当一颗行星围绕该恒星运行时,您可以根据首先被阻挡的波长来判断它的行进方向。 这颗系外行星投射出行进的多普勒阴影,产生扭曲,可用于直接模拟恒星倾角。
TRAPPIST-1是一颗红矮星,这意味着它非常小且微弱,因此罗西特-麦克劳克林效应以前是不可能观察到的。 但位于夏威夷的斯巴鲁望远镜最近安装了红外多普勒(IRD),这是一种具有足够高分辨率的新型红外光谱仪,可以将其分辨出来。
接下来,很凑巧的是,在 2018 年 8 月 31 日晚上,三颗 TRAPPIST-1 系外行星在一个晚上掠过这颗恒星,使团队能够在一次观测中收集到大量数据。 幸运的是他们做到了。 只有其中一次凌日产生了可靠的多普勒阴影,但这表明恒星的倾角接近于零。
目前还没有定论——误差范围相当大,这意味着不能完全排除轨道错位的可能性。 但它确实为 TRAPPIST-1 系统带来了一些有趣的可能性。
在恒星形成过程中,恒星被一个大而扁平的尘埃盘和气体盘绕在其中。 当恒星完全完整时,剩下的尘埃和气体就形成了其他一切。 这就是为什么太阳系的行星排列得如此整齐,而不是四处乱窜——没有任何东西扰乱它们的排列,所以它们只是呆在原地。
如果 TRAPPIST-1 的系外行星位于一个整齐、平坦的赤道面上,那么它们也可能几乎停留在它们形成的地方。 然而,行星聚集得离它们的恒星非常近。 这意味着这种紧凑的安排可能是逐渐向内移民的结果,而不是任何其他破坏性因素。
这也可能意味着,没有大的引力摄动更有可能产生和平的、宜居带的行星,尽管当然要达到这个结论需要更多的审查。
但就目前而言,该团队的工作向前迈出了令人印象深刻的一步。
“尽管数据有限,但据我们所知,对于如此低质量的恒星,我们在 TRAPPIST-1 系统中对多普勒凌日的观测是首次此类观测,”他们在论文中写道。
“对于温度低于 3500 K 的恒星,目前还没有其他结果报道。通过使用 IRD 和其他新型高分辨率红外光谱仪进行额外的观测,将为了解低质量恒星周围行星系统的轨道结构打开一个新的窗口。”
该研究发表于天体物理学杂志通讯。