没有朋友的“热木星”系外行星也许并不孤独

一个艺术家的10个热木星世界的印象出现在最大的系外行星大气光谱目录中。科学家说，这些行星的多云大气可能隐藏了水的信号。热木星在它们的星系中经常是孤独的。(图片鸣谢:NASA/ESA)

（蜘蛛网eeook.com）据美国太空网（Sharmila Kuthunur）：类似木星的系外行星非常靠近它们的母恒星，长期以来被认为在它们的宇宙邻居中没有朋友。一项新的研究表明，事实上，它们中的许多可能有行星伴侣。

天文学家认为，大多数热木星，即至少与木星一样大，但在10天或更短时间内绕其恒星一周的系外行星，以及它们的堂兄弟，在10天内绕其恒星一周的暖木星，都是其恒星系统中的孤独居民。天文学家认为，这些气体巨星形成并向其恒星迁移后，其巨大的引力将其他行星抛出了星系。直到最近，观察支持这一理论。

但是这项新的研究分析了美国宇航局开普勒太空望远镜的数据，发现12%的已知热木星和高达70%的暖木星，事实上可能有邻近的行星伴星。

“热木星并不像我们想象的那样孤独，”印第安纳大学布鲁明顿分校的天文学教授、这项新研究的作者王松虎上周在新墨西哥州阿尔伯克基举行的美国天文学会第242次会议上说，并在网上公布。“在同一个系统中，附近是否存在其他同伴，提供了暗示它们形成历史的最基本属性。”

在过去的三十年里，科学家们一直在炎热和温暖的木星附近寻找行星伴星。他们使用现已退役的开普勒飞船和美国宇航局的另一个系外行星猎人，凌日系外行星调查卫星(TESS)的数据，从飞船的角度看，寻找当一颗行星“凌日”到恒星盘面前并短暂遮挡部分光线时产生的恒星亮度下降。

王说，虽然这种方法对于寻找行星来说非常好，但它不能揭示更多关于较小的系外行星，并且不以航天器可以观察它们凌日的方式排列，这可能是为什么以前的研究大多没有探测到热木星附近的同伴。

因此，为了发现这些看不见的邻居，王和他的团队没有关注凌日，而是研究了这些附近世界的引力如何影响高温和高温木星的轨道速度。王说，这种方法被称为凌日变化，或TTV，不需要一颗伴星在望远镜前过境，允许天文学家探测靠近热木星的世界，这种方法无法发现。

在开普勒的数据中，王的团队研究了101颗木星大小的行星，并探测到了其中16颗来自附近同伴的TTV信号。两个信号来自被称为开普勒-412 b和开普勒-1976 b的热木星附近的世界。

开普勒-412 b是一颗巨大的气态系外行星，于2014年发现，距离地球约3500光年，位于银河系内天琴座的边界。它的重量相当于木星，在270万英里(430万公里)的距离上绕其主星运行一周需要1.7天。另一方面，今年发现的开普勒-1976 b每五天绕其恒星运行一周，距离约为520万英里(830万公里)。相比之下，水星平均距离太阳3600万英里(5800万公里)。

研究人员在新的研究中写道，检测到的16个TTV信号中的其余14个暗示了温暖的木星附近的行星，但研究中检测到的信号都无法揭示轨道同伴的具体信息，如它们的大小或质量。

25年来，热木星和暖木星究竟是如何演化到它们围绕宿主恒星的短周期轨道的，一直是一个悬而未决的问题。一个领先的理论认为，热木星形成于远离其主星的高度椭圆形轨道上，随着时间的推移，这些轨道收缩成紧密的圆形路径。在这个过程中，气体巨星向它们的母星迁移。在途中，这些巨行星与其他行星发生引力相互作用，几乎将它们踢出了自己的星系。这样，他们很快就变成了今天看到的孤独世界。

第二种较少被引用的理论认为，热木星形成于恒星盘的外部区域，但以一种更和平的方式向内迁移，这使得它们能够与附近的其他行星同伴共存。到目前为止，天文学家只找到了少数这样的系统来支持这一理论。

在这项新的研究中，王和他的合作者提出了一个“统一的框架”，将两种理论结合起来。根据这项研究，大约12%的气态巨行星与其他行星一起形成在恒星系统中，但没有与它们的行星邻居发生强烈的引力相互作用，这可以解释少数被检测到的热木星及其附近的同伴，而其余88%的行星将从它们的系统中剥离其他行星，支持开普勒和TESS的观察。

王在上周的新闻发布会上说，虽然科学家们仍然没有完全理解热木星如何向内迁移，但它们周围邻居世界的存在有力地证明了并非所有热木星都像以前认为的那样有暴力历史。

这项新的研究发表在三月份的《天文杂志》上。