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行星系统的轨道平天宝纪事坦性

天文学与空间 2022-08-10 00:01:13

由哈佛-史密森天体物理中心提供 一位艺术家对trapist-1系统中七颗行星的构想,这七颗行星在一个特别平坦的平面上围绕恒星运行

天文学家利用系统的极端平坦性来限制原行星盘的性质和演化

信用:美国宇航局/JPL-加州理工学院/R

受伤了,IPAC 太阳系的行星或多或少都在一个平面上围绕太阳运行

与地球轨道定义平面为零度相比,角度最大的轨道是倾角为7度的水星轨道(矮行星冥王星的轨道角度为17

2度)

行星的轨道特征随着气体和尘埃的原行星盘消散而演变,随着年轻行星自身在盘内迁移,以响应它们的相互引力影响和盘内物质的影响

天文学家因此认识到行星系统的轨道外观反映了它的进化故事

行星系统trapist-1由七颗地球大小的行星组成,围绕一颗小恒星(质量只有

离太阳大约四十光年

斯皮策号上的IRAC相机和乔戈里号任务等后续观测首次被特拉普望远镜探测到,到目前为止,这些观测已经将行星质量精确地确定在5-12%之间,并完善了该系统的其他特性

值得注意的是,该系统是目前已知的最平坦的系统:它的轨道倾角仅为0°

072度

这种极端的平坦性可能是系统形成和发展的一个非常重要的限制因素

该系统也非常紧凑,它的七颗行星中最远的一颗仅绕轨道运行

06距离恒星的天文单位(在我们的太阳系中,水星的轨道距离我们超过5倍)

在如此密集的配置中,行星的相互引力将对轨道倾角等细节产生特别重要的影响

CfA天文学家Matthew Heising、Dimitar Sasselov、Lars Hernquist和Ana Luisa Tió Humphrey使用气态盘和行星的3D计算机模拟来研究一系列可能的形成模型,包括先前研究中提出的几种模型

由于知道气态原恒星盘会影响行星的迁移特性,科学家们对探索trapist-1系统的最小盘质量也特别感兴趣

他们改编了计算机代码AREPO,该代码在过去已经成功地用于宇宙模拟

天文学家得出结论,与一些早期的推测一致,这七颗行星可能是依次形成的,每颗行星最初都离恒星有一段距离,在那里温度下降到足以让水结冰,然后向内迁移,途中缓慢增生,当其轨道受到其他行星的适当影响时停止

只需要适度的磁盘容量,大约

04太阳质量,模型也解决了圆盘内物质的分布,而且天文学家可以排除圆盘质量超过这个值的大约15倍

这项新的工作展示了如何利用行星系统的模拟来推断它们是如何形成和进化的显著细节

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