天文学家利用阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)发现了一颗绕遥远恒星运行的行星可能的“兄弟姐妹”。研究小组发现了一团可能与这颗行星共享轨道的碎片云,他们相信这些碎片可能是一颗新行星的组成部分,也可能是已经形成的行星的残余物。如果得到证实,这一发现将成为迄今为止两颗系外行星可以共享同一个轨道的最有力证据。
“二十年前,理论上预测,质量相似的成对行星可能围绕其恒星共享相同的轨道,即所谓的特洛伊行星或共轨行星。这是我们第一次找到支持这一想法的证据。”西班牙马德里天体生物学中心的学生 Olga Balsalobre-Ruza 说道,她领导了今天在《天文学与天体物理学》杂志上发表的论文。
特洛伊是与行星处于同一轨道的岩石天体,在我们的太阳系中很常见[1],最著名的例子是木星的特洛伊小行星——超过 12000 个岩石天体与这颗气态巨行星位于同一轨道上。天文学家预测,特洛伊行星,特别是特洛伊行星,也可能存在于太阳以外的恒星周围,但证据很少。“到目前为止,Exotrojans(太阳系外的特洛伊行星)就像独角兽:理论上允许它们存在,但没有人检测到它们,”合著者、天体生物学中心高级研究员 Jorge Lillo-Box 说。
现在,一个国际科学家团队利用ALMA(欧洲南方天文台的合作伙伴)在 PDS 70 系统中寻找迄今为止最有力的观测证据,证明特洛伊行星可能存在。这颗年轻的恒星拥有两颗巨大的类木行星:PDS 70b 和 PDS 70c。通过分析该系统的档案 ALMA 观测结果,该团队在 PDS 70b 轨道上预计存在特洛伊木马的位置发现了碎片云。
特洛伊木马占据了所谓的拉格朗日区,这是行星轨道上的两个延伸区域,恒星和行星的联合引力可以捕获物质。天文学家在研究 PDS 70b 轨道的这两个区域时,检测到其中一个区域发出微弱信号,表明那里可能存在一团质量约为月球两倍的碎片云。
研究小组认为,这片碎片云可能指向该系统中现有的特洛伊世界,或者是一颗正在形成的行星。“谁能想象两个世界拥有相同的一年时间和宜居条件?我们的工作是这种世界可能存在的第一个证据。” Balsalobre-Ruza 说。“我们可以想象一颗行星可以与数千个小行星共享其轨道,就像木星的情况一样,但令我震惊的是行星可以共享相同的轨道。”
“我们的研究是在共轨行星形成早期寻找共轨行星的第一步,”合著者、天体生物学中心高级研究员努里亚·韦拉莫(Nuria Huélamo)说。“它提出了关于特洛伊木马的形成、它们如何进化以及它们在不同行星系统中出现的频率的新问题,” ESO 智利科学办公室主任 Itziar De Gregorio-Monsalvo 补充道,他也参与了这项研究。
为了完全确认他们的探测结果,研究小组需要等到 2026 年之后,届时他们的目标是使用 ALMA 来观察 PDS 70b 及其兄弟碎片云是否一起沿着其围绕恒星的轨道显着移动。“这将是系外行星领域的一个突破,”巴尔萨洛布雷-鲁扎说。
De Gregorio-Monsalvo 总结道:“这个主题的未来非常令人兴奋,我们期待着计划于 2030 年扩展的 ALMA 功能,这将极大地提高阵列在许多其他恒星中表征特洛伊木马的能力。”
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