有3颗太阳的行星HD 131399Ab

The orbits of the planet and stars in the HD 131399 system. Credit: ESO  《星际大战》电影中,天行者路克的家乡——图塔因(Tatooine)的天空中挂着2颗太阳,可是真实宇宙中有比这更神奇的景象。一组天文研究团队利用欧南天文台(ESO)超大望远镜(Very Large Telescope,VLT)上所架设的SPHERE仪器进行观测,拍摄并发现了一个更奇怪的系外行星系统:被3颗太阳照射的HD 131399Ab。这类行星的轨道通常不稳定,会快就会被这样的恒星系统中踢出去,但这个HD 131399Ab却是个例外。从这个观测研究结果,显示这类系统可能比先前认为的还要普遍而常见。

  这个系外行星系统HD 131399位在半人马座方向,距离地球约320光年,由三颗恒星组成,分别标示为A、B与C。其中最大最亮的主星A,质量比太阳大了8%左右。在距离A约300AU处的B与C是密近双星,B次之,C是三者中最小最暗的;BC相距约10AU(相当于太阳到土星的距离),B与C互绕,然后两者再共同与A互绕。

eso1624d_HD131399.jpg  新发现的行星环绕主星A公转,故编号为HD 131399Ab,以电脑模拟观测资料的结果,估计这行星距离其母恒星A约80AU,约相当于太阳到冥王星距离的2倍。虽然只绕着A公转,但B与C其实也在这颗行星不远处,所以这颗行星每天会经历3次日升日落;或是有时若恰好位在A与BC之间时,您知道会有什么状况吗?此时的行星会腹背均沐浴在阳光下,没有昼夜之分了。这项研究的第一作者、美国亚利桑纳大学博士生Kevin Wagner从数百颗系外行星候选者中鉴定出HD 131399Ab。他表示:这颗系外行星有一半轨道时间,约550地球年,3颗恒星同时挂在天空,比较暗的B与C的位置总是彼此靠近,而B与C相对于最亮的A的位置会则不断变动。另外还有1/4的轨道时间,约140地球年,当A下时,B与C恰好从地平的另一侧升起,使得HD 131399Ab全球都处在白昼状态下。

  HD 131399三星系统是迄今已知轨道最宽的聚星系统(multi-star system)。然而这样的轨道因为太复杂而通常不稳定,受到来自B与C这两颗恒星的重力扰动,所以在这样轨道状态下的行星别想有稳定轨道。

  天文学家估计HD 131399Ab的年龄仅有1600万岁,是迄今已知的最年轻的系外行星之一,也是少数几颗直接被拍到身影的系外行星之一。估计其表面温度约摄氏580度,质量约与木星相当,所以它也是最冷且质量最小的被直接拍到影像的系外行星之一。虽然都是「之一」,但HD 131399Ab的特别之处就在它的复杂的聚星系统中,公转轨道却出乎预期、依然相当稳定的有趣动力学状态。

  Wagner等人从电脑模拟结果显示:HD 131399Ab的轨道可以维持稳定,但这种稳定非常微妙,只要有些微的变动就会非常快的切换到不稳定状态;换言之,这颗行星如果离主星A远一点点,那么它必定会被踢出这个恆星系外。

  虽然无法预期HD 131399Ab的结局会是什么,但显然这样聚星系统里有行星的机率,显然比天文学家之前认为的还要普遍。天文学家原本就对聚星系统里的行星非常感兴趣,因为这种系统虽然复杂,但却能提供行星形成与轨道变迁等非常有用的讯息,更何况HD 131399Ab是处在一个轨道距离如此宽阔的聚星系统中,更让这些天文学家想更进一步了解这样的怪异系统。

  SPHERE主要以红外波段进行观测,因此利用一系列智慧侦测方式,导正地球大气扰动,并将来自母恒星的光予以屏蔽后,便可侦测到年轻行星发出的热特征。HD 131399Ab是第一颗用SPHERE发现的系外行星,也证明了SPHERE在搜寻系外行星的敏锐程度。

资料来源:http://www.eso.org/public/news/eso1624/, 2016.07.7, KLC

发布单位:台北市立天文科学教育馆 

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