GJ 896Ab，不可思議的雙星系統，行星錯位之謎

由于其所圍繞的恒星在宇宙中運動軌迹搖擺不定，天文學家們因此發現了這顆行星

系外行星圍繞雙星系統中的恒星運行的軌道首次被三維描繪出來。兩顆恒星軌道構成了一個平面，然而這顆行星以與平面不同的角度繞其恒星運行，這種錯位或許可以爲雙星系統中行星的形成提供了線索。

這顆系外行星名爲GJ 896Ab，是在距離地球20.3光年的雙星系統GJ 896AB中發現的。天文學家借助從1941年到2017年的光學觀測檔案，以及由10台射電望遠鏡組成的橫跨美國的甚長基線收集的涵蓋2006年到2011年的額外數據，追蹤了這個雙星系統在太空中的運動軌迹。研究人員還在 2020 年利用甚長基線進行了新的觀測。

薩爾瓦多·庫裏爾任職于墨西哥國立自治大學，由他的領導的天文學家團隊發現，當恒星GJ 896A在太空中移動時，它似乎會沿其軌迹擺動。這種擺動是由一顆軌道行星造成的，這顆行星的質量是木星的 2.3 倍，每 284.4 個地球日繞行一圈。在這顆行星和它的恒星之間有一個共同的質量中心，即所謂的“質心”。恒星的擺動是它圍繞這個共同質心運動的結果。

藝術家根據印象描繪的氣態巨行星在恒星B的陪同下繞著GJ 896A運行的圖像。 （圖源：Sophia Dagnello，NRAO/AUI/NSF）

天體測量學是一種科學技術，旨在通過探測恒星在太空中的運動以及運動中的任何偏差。因爲天文學家可以清晰地探測到擺動和軌道的方向，天體測量學是唯一一種將多星行星系統的軌道轉譯爲三維構建的方法。

有趣的是，行星軌道所在的平面與兩顆恒星彼此繞行的平面相對傾斜了148度。

墨西哥國立自治大學和德國馬克斯·普朗克射電天文學研究所的天文學家吉塞拉·奧爾蒂斯-萊昂在一份聲明中表示：“這意味著該行星繞著主星運行的方向與輔助星繞主星的方向相反。”

目前已知的範圍內，太陽系外只有不到4%的行星位于雙星系統中。其比例如此之小有兩個原因：①因爲在雙星系統中探測行星更加困難，②因爲模型表明伴星的存在可以讓行星形成的盤不穩定，甚至截斷它。

“也許這些模型需要調整，”墨西哥國立自治大學的喬爾·桑切斯-貝爾穆德斯說。

該行星的軌道與兩顆恒星的軌道平面呈148度角。 （圖源：Sophia Dagnello，NRAO/AUI/NSF）

一般認爲氣態巨行星需要五百萬到一千萬年才能從圍繞它的行星形成盤中吸積所有氣體，這也是形成這樣的雙星系統的一大難題。然而，當前的模型表明，在雙星系統中，這樣的盤存在不到一百萬年就會受到伴星的引力潮汐破壞。

此外，在GJ 896AB的情況下，這兩顆恒星都是紅矮星，于是該系統中竟然存在一顆氣態巨行星就更加令人驚訝了。一般科學上認爲紅矮星缺乏形成巨行星所需的原始材料，但這個雙星系統中，氣態巨行星的存在便清晰表明當存在兩顆恒星時，行星的形成可能會有所不同。

“對這個系統和類似系統的進一步詳細研究可以幫助我們進一步了解雙星系統中行星是如何形成的，”桑切斯-貝爾穆德斯說。

目前，關于雙星系統及其行星如何形成存在兩種模型，這兩種模型互相矛盾。一種被稱爲盤片碎裂，原本有一個形成恒星和行星的盤片，後來由于重力不穩定分裂成兩個獨立的盤片，形成了兩顆恒星並伴隨各自的行星。

另一種模型被稱爲湍流碎裂。在這種設想中，原始氣體雲中的湍流可導致至少兩種密集物質濃度形成，它們獨立地坍縮形成恒星和任何伴隨的行星。

現在，這些模型將需要考慮到GJ 896Ab相對于平面存在148度的偏差，且看哪種模型能更好地複原真相。

這項研究于2021年9月1日發表在《天文學雜志》上。

BY:Keith Cooper

FY: 洲

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