构成行星的圆盘通常围绕着恒星的赤道旋转,但现在科学家们发现,这样的圆环可能会发生剧烈的偏离,转而环绕恒星的两极。
这项新的研究表明,世界可能存在着围绕着成对恒星的极轨道,这可能导致季节与地球的非常不同。
恒星诞生于由气体和尘埃组成的星云中。每颗恒星的引力将这些物质吸引到它周围的螺旋轨道中。尽管这些云团开始以随机速度向随机方向移动,但随着云的坍缩,这些云团发生碰撞并合并。随着时间的推移,形成了一个被称为原行星盘的扁平圆盘,它通常与恒星的旋转方向相同,环绕着恒星的赤道。从这样一个圆盘中出现的行星通常也围绕着恒星的赤道运行,就像我们太阳系的行星一样。
先前的研究发现,几乎所有的年轻恒星最初都被原行星盘所包围。这项研究的主要作者、英国华威大学(University of Warwick)的天文学家格兰特肯尼迪(Grant Kennedy)说,单颗恒星周围的原行星盘至少有三分之一会形成行星。
然而,先前的计算机模拟表明,在原行星盘形成之后,它们所收集的任何额外的物质都会使它们失去平衡。这可以解释为什么天文学家发现了绕恒星运行轨道相对弯曲的系外行星。
肯尼迪和他的同事专注于所谓的环绕双星的行星,它围绕双星运行。科学家们曾怀疑,围绕双星运行的行星可能会偏离轨道——这些行星可能会绕着它们的两极运行,而不是在恒星相互围绕的同一平面上运行。
现在,肯尼迪和他的同事们发现了第一个绕双星原行星盘排列错误的例子。肯尼迪在接受Space.com采访时说:“这是大自然比我们想象中更有创造力的例子之一。”
科学家们聚焦于距地球146光年的四颗恒星系统HD 98800。澳大利亚莫纳什大学的丹尼尔·普莱斯是这项研究的共同作者,他在一份声明中说:“如果行星在这里诞生,天空中就会有四个太阳。”
利用位于智利的大型射电天文台阿塔卡马大毫米/亚毫米阵列(ALMA),天文学家们捕捉到了围绕这四颗恒星中的两颗的原行星盘的高分辨率图像。这个环的直径和太阳系小行星带的直径差不多。(另外两颗星在圆盘的外面;这两对恒星彼此绕轨道运行。
先前的研究证实了这些双星相互环绕的方式。这项新的研究揭示了围绕这些恒星的原行星盘实际上是围绕着它们的两极旋转的,就像一个以旋转木马为中心的摩天轮。
肯尼迪说:“我实际上并没有期望这些数据能揭示两极的结构。”“基于之前的结果,我对复杂的翘曲结构做了所有这些预测,但结果完全错了。”最终的结果要简单得多,也更有说服力。
肯尼迪说,这些新发现表明,以极构型围绕双星运行的行星可能比人们通常认为的更为常见。“圆盘是存在的,为什么行星不存在呢?””他说。
科学家们指出,如果有一颗行星是由新发现的原行星盘形成的,那么从这个世界的表面来看,这个盘就像一条几乎笔直地从地平线上升起的粗带。环绕地球运行的这对恒星似乎会在圆盘的平面上进进出出,使得地球表面的物体有时会出现两个阴影。
肯尼迪说,这样的行星也可能经历不同寻常的季节。他解释说:“对地球来说,季节的变化是因为地轴的倾斜。”他说,这导致了在一年的时间里,每个半球每天吸收的日光量的增加或减少,这影响了它们的温暖程度或寒冷程度。
对于任何可能在HD 98800中进化的行星,轴向倾斜不是潜在的季节变化的唯一因素。肯尼迪说:“当这些恒星围绕彼此运行时,它们在天空中的高度也会发生变化。”根据季节的不同,“有时一天会有两个太阳,有时一个。”
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