质量是木星的11倍,公转周期1.5万年,这样的行星第一次见

在已经发现的4000多颗系外行星中,科学家们发现了许多的“奇葩”。这些系外行星五花八门,经常令科学家们惊呼“好家伙”。
在以往的文章中,我们多次介绍过那些距离宿主恒星非常近的系外行星。它们有的距离宿主恒星只有几百万公里,公转周期甚至不足24小时,表面温度也可以高达数千摄氏度。它们不仅刷新了科学家对行星及其形成模型的认知,还让很多人以为系外行星都是这样的。
实际上,对于目前的人类来说,由于观测能力的限制,更多的是通过系外行星对宿主恒星产生的干扰来发现这些天体。这就要求系外行星相对比较靠近宿主恒星,才能产生明显的效应被我观测到,以至于那些轨道比较小的系外行星更容易被发现
最近,科学家们终于找到了一颗距离宿主恒星非常遥远的系外行星。它和宿主恒星如此之远,以至于要花掉整整15000年,才能公转一圈!这也是科学家们第一次发现轨道半长轴如此惊人的行星。
这颗系外行星的名字叫做HD 106906 b,是一颗非常巨大的气体行星。根据科学家的观测,HD 106906 b的质量大约是木星的11倍,相当于地球的3500倍!虽然科学家们已经发现过许多比木星更大的行星,但是大到这个程度还是令人非常惊讶的。

(图片说明:HD 106906 b和木星的对比)

看起来,形成它的原始星云应该是“营养”比较充足的,因为它围绕的不是一颗恒星,而是一组双星。这对双星的名字是HD 106906,形成于大约1500万年前,非常年轻。它们都是黄白色的主序前星,温度比太阳略高一点,在距离我们336光年的位置上彼此以100天的周期相互公转。
其中,最引人注目的一点,就是HD 106906 b的轨道。研究表明,它的轨道极大,距离两颗宿主恒星有大约700个天文单位,也就是1050亿公里!这个距离相当恐怖,要知道,即使是冥王星,距离太阳也不过是39个天文单位。正是由于距离如此之远,HD 106906 b的公转周期也长得惊人,需要花费整整15000年才能完成一圈
既然我们上面提到轨道比较小的系外行星更容易被发现,那么为何HD 106906 b距离宿主恒星如此之远,还能够被我们发现呢?

直接成像法

这是因为,科学家用了另外一种方法来发现它,那就是直接成像法。
通常来说,系外行星距离宿主恒星太近,是不容易直接成像的,因为宿主恒星的耀眼光芒会将其淹没,就像我们白天时也不可能在太阳旁边发现水星和金星一样。因此,HD 106906 b的遥远距离,反而为直接成像提供了机会。
你可能会问:行星自己不发光,只能反射恒星的光。距离宿主恒星如此之远,它应该极其黯淡才对,为何还是能被我们发现?

(图片说明:HD 106906 b的直接成像图)

这是因为,它和它的宿主恒星一样,都是刚刚出生的。在吸积的过程中,物质下落会产生大量的热量,而这一千多万年的时间不足以将这些热量散去,因此虽然距离宿主恒星极其遥远,但HD 106906 b的表面温度仍然达到了1500℃,这样的温度所产生的亮度为我们直接成像提供了绝佳的机会。

轨道难题

凡事都有利弊,这样远的距离也给科学家们带来了一些难题,包括对它轨道距离的计算,也是困难重重。为此,科学家们不得不追溯到了哈勃太空望远镜在14年前获取的观测数据,最终找到了HD 106906 b在距离宿主恒星大约737个天文单位时公转位置的数据。
即便如此,14年和它的公转周期相比也只是一瞬间,因此它的位置也只能发生一点点微弱的变化。不过,科学家们还是得到了1.5万年的初步结果。
公转周期只是HD 106906 b众多特别之处的一个,它的轨道还有一点非常值得注意,那就是惊人的倾角。我们知道,太阳系内的行星轨道虽然有所差别,但基本上都位于一个平面上。而HD 106906 b则不同,它的轨道和未来可能形成其他行星的碎片盘夹角非常大。也就是说,乍看之下,它似乎有点不像是这个系统中的行星。
关于这个现象的成因,科学家们提出了2种相反的猜测:

(图片说明:HD 106906 b的轨道示意图)

  1. HD 106906 b原本是一颗流浪行星,后来被这个系统俘获成为了双星的行星,因此出现了偏离比较远的轨道倾角。但是从温度上看,它确实是一颗刚形成不久的行星,如果只是一颗流浪行星,那也太巧了;
  2. 它确实是形成于这个系统中的,刚开始形成的时候,圆盘中的阻力会导致它不断靠近宿主恒星。后来,系统中的双恒星产生的引力效果将它踢了出去,并且产生了较大的轨道倾角。这个过程原本可能导致它脱离系统,好在恰巧附近有另一颗恒星路过,帮助它稳定了轨道,科学家们更相信这种猜测。
目前来说,科学家们还需要更多观测结果来印证这些猜测。加州大学伯克利分校的天文学家Paul Kalas形容说:“这就好像看见了一场车祸的现场,而你需要重现发生过什么事情一样……这就是天文侦探工作,获取我们所需的证据,然后联想这里可能发生的故事情节。”

对太阳系的启示

尽管HD 106906 b看起来如此特殊,它对我们理解太阳系仍然有重要的意义。
长期以来,科学家们一直在寻找太阳系第九大行星的证据。根据柯伊伯带天体的运行规律,科学家推测这颗行星可能位于300-700个天文单位以外,质量是地球的5-10倍。
而在发现了HD 106906 b离奇的轨道倾角后,科学家们也意识到我们不一定非要在黄道面附近寻找这颗隐匿的行星,或许应该更加扩大范围来进行搜索。如果真的存在第九颗行星,并且它的确拥有类似的巨大轨道倾角,那么它很可能也是在太阳系早期通过相似的途径发生轨道偏离的。
在此之前,我们只能尽量对HD 106906 b进行研究,希望能够给寻找第九颗行星提供更多的借鉴。不过,考虑到HD 106906 b漫长的公转周期,我们能够获取的信息恐怕也会比较少。前路漫漫,科学家们仍需努力……
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