系外行星有多倾斜,会直接影响它的公转轨道
已知的类太阳恒星中,约有30%拥有大小介于地球和海王星之间的所谓”超级地球(Super-Earths)”。这些系外行星的公转轨道接近圆形,同一行星系统内的行星轨道几乎在同一平面上,而公转周期大都少于100天。但有个很奇怪的地方,这些系外行星中有许多都是成对出现,且公转轨道刚巧就在自然稳定点之外,似乎是有什么未知机制将这些系外行星从自然稳定点推开。
耶鲁学者发现系外行星的倾角和它们的公转轨道有密切关联 Illustration:NASA/JPL-Caltech, Sarah Millholland
耶鲁大学(Yale University)天文学家SarahMillholland和Gregory Laughlin最新研究发现,这个公转轨道被推开的现象,应与行星自转轴相对于公转轨道面法线的倾角有关。
根据他们的研究,母恒星与行星之间重力的交互作用,即所谓的潮汐作用,若行星自转轴倾角偏大时,会让其轨道能量转换成热能的”潮汐消散(tidal dissipation)”过程更有效率,从而让公转轨道愈距愈远。地月系统可视作这个状况的类似案例来说明,由于潮汐消散的关係,会使月球轨道距离慢慢增加,地球自转速度慢慢减慢,让一天的长度愈来愈长。
这个状况会直接影响这些系外行星的物理特性,例如气候、天气、全球大气环流等。例如,一颗大倾角的行星,其季节变换会比小倾角的行星还极端。而这项研究成果,对将来探索系外行星的结构、天气和宜居性等有重要帮助。
参考文献:
https://news.yale.edu/2019/03/04/case-over-tilting-exoplanets
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