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天文學家首次測量到一顆遙遠“超級木星”係外行星的自旋-軌道排列，同時也展示這種技術的前景，該技術可以在探索理解係外行星係統如何形成和演化方麵取得突破。由埃克塞特大學斯特凡·克勞斯教授領導的一個(ge) 國際科學家小組，對距離地球63光年的係外行星Beta Pictoris b進行了測量。這顆行星是在繪架座發現的，質量大約是木星的11倍（比木星還重11倍）。
這顆行星圍繞著一顆年輕的恒星運行，其軌道與(yu) 我們(men) 太陽係中的土星類似。其研究發現發表在《天體(ti) 物理學》期刊上，標誌著科學家首次測量直接成像行星係統的自旋-軌道排列。重要的是，這些結果給我們(men) 提供了一個(ge) 新視角，以增強我們(men) 對行星係統形成曆史和演化的理解。恒星和行星軌道的對準程度，可以告訴我們(men) 很多關(guan) 於(yu) 行星是如何形成的信息，以及係統中多個(ge) 行星在形成後是否會(hui) 動態地相互作用。
關(guan) 於(yu) 行星形成過程一些最早的理論是由18世紀著名天文學家康德和拉普拉斯提出，他們(men) 注意到太陽係行星的軌道彼此對齊，並與(yu) 太陽的自轉軸對齊，並得出結論，太陽係是由旋轉和扁平的原行星盤形成。當發現超過三分之一的近距離係外行星，圍繞其主星運行的軌道與(yu) 恒星赤道未對齊時，真令人大吃一驚。甚至發現一些係外行星的軌道方向與(yu) 恒星旋轉方向相反。
這些觀測結果挑戰了行星形成是在幾何共麵圓盤上發生整齊有序過程的看法。在這項研究中，研究人員設計了一種創新的方法，測量由Beta Pictoris旋轉引起不到十億(yi) 分之一度的微小空間位移。研究小組在VLTI使用重力儀(yi) 器進行測量，該儀(yi) 器結合了相距140米望遠鏡發出的光。研究發現，恒星旋轉軸與(yu) Beta Pictoris b行星及其延伸的碎片盤的軌道軸對齊。該團隊成員、法國格勒諾布爾大學天文學家Jean-Baptiste LeBouquin博士說：
恒星大氣中的氣體(ti) 吸收會(hui) 在光譜線上造成微小空間位移，可以用來確定恒星旋轉軸的方向。挑戰在於(yu) ，這種空間位移極小：大約是恒星表觀直徑的百分之一，或者相當於(yu) 從(cong) 地球上看到人類在月球上的腳步大小。結果表明，Beta Pictoris係統和我太陽係一樣排列整齊。這一發現有利於(yu) 行星間的散射，因為(wei) 這是在更奇異熱木星係統中觀察到軌道傾(qing) 斜度的原因。
然而，需要對大樣本的行星係統進行觀察才能最終回答這個(ge) 問題。該研究小組提出了一種新的幹涉儀(yi) 器，能夠在更多即將被發現的行星係統上獲得這些測量結果。VLTI一台專(zhuan) 用高光譜分辨率儀(yi) 器可以測量數百顆行星的自旋-軌道排列，包括那些長周期軌道上的行星，這將幫助我們(men) 回答是什麽(me) 動力過程塑造了行星係統的結構。
博科園｜研究/來自：埃克塞特大學
參考期刊《天體(ti) 物理學》
DOI: 10.3847/2041-8213/ab9d27
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