天文：奇景！天文学家发现六颗行星紧密相连形成的系统，你可曾听闻？
迄今为止 ， 天文学家们已经证实了3077个恒星系统中4152颗系外行星的存在 ， 虽然他们之中的大部分只拥有一颗行星 ， 但拥有多颗行星的系统也有好几百例 ， 这种情况并不少见 。 不过 ， 一个恒星系统如果拥有六颗或者以上数量的系外行星的情况却非常罕见 ， 至今只有十几例 。
这就是天文学家结合在过去的七年中通过索菲摄谱仪观测HD158259得到的结果和从凌日系外行星勘测卫星任务得到的最新数据以后取得的重大发现 。 HD158259是一颗类太阳恒星 ， 距离地球约88光年 ， 凌日系外行星勘测卫星任务则是报道了这个相互之间拥有近乎完美韵律的六颗行星的系统的国际团队 。
【天文：奇景！天文学家发现六颗行星紧密相连形成的系统，你可曾听闻？】
这个取得重大发现的团队负责人是日内瓦大学的博士后研究员内森教授 ， 同时他也是瑞士行星研究所的成员和欧洲航天局系外行星特性探测卫星任务的参与者 。 最近 ， 这项研究的最终成果以论文形式发表在了《天文学与天体物理学》杂志上 。
在HD158259恒星系统中 ， 所有之后成对的行星几乎都处于比例约为3:2的共振关系中 ， 即每一颗行星的公转周期和它轨道内侧的那一颗之间的比例约为3:2 。 归功于日内瓦大学和美国国家航空航天局的观测研究 ， 天文学家们已经对北半球的许多恒星进行了测速 ， 以此来检验是否有系外行星绕着他们运行 。 这个方法一般被叫做径向速度法（也被称为多普勒光谱法） ， 即通过测量恒星的光谱来判定它是否在正常运行—这说明一颗或者多颗行星的重力作用正在生效 。
有趣的是 ， 恰恰是索菲摄谱仪的前代（艾洛蒂摄谱仪）在1995年促成了最早的系外行星探索—被称为“热木星”的飞马座51b（迪米特） ， 在对HD158259进行了七年检测以后 ， 索菲摄谱仪成功获取了高度精确并足以揭示这由六颗行星构成的系统的存在的径向速度测量数据 。
这个系统由最内的巨大岩质行星（超级地球）和五个稍小一点的巨型气态行星（迷你海王星）组成 ， 它们拥有着令人难以置信的完美布局 ， 就像兼任日内瓦大学的天文与科学教授和此次观测项目协调者的弗朗索瓦·布赫教授在日内瓦大学的新闻发布会上阐释的一样：“是大量测量数据的成功获取 ， 仪器的巨大进步和信号处理技术的大幅提高才使这个特殊系统的发现成为可能 。 ”
摄影师作品：飞马座51的行星（柏勒罗丰） ， 一颗由索菲光谱仪探测到的热木星 ， 在距地球50光年外环绕恒星运动 。 图片来源：ESO/M. Kornmesser/Nick Risinger(skysurvey.org) 这些行星的体积为地球的2-6倍（最里面的“超级地球”为2倍、“迷你海王星”为6倍） 。 此行星系统十分紧凑 ， 所有六颗行星紧密围绕着恒星运行 ， 最远的一颗行星到恒星的距离也只有水星到太阳距离的0.38倍 。 这就造成六颗行星全部脱离恒星的宜居带 ， 存在于更靠近恒星的地方 ， 也就是说没有一颗行星上有可能存在液态水 ， 和厚度足够支持生命存在的大气层 。
与此同时 ， TESS卫星探测器也在监控着恒星HD 158259的凌星现象又称为行星凌星法) ， 并观测到最里面的行星从恒星前面穿过时 ， 恒星的亮度降低了 。 马赛天体物理实验室的研究员 ， 也是此项研究的合作作者伊莎贝尔·博伊斯表示 ， TESS测得的数据（结合星体运行速度相关数据） ， 能够让他们更加确切地研究出行星的特性 。
她说：“TESS的测量数据是对其观测结果的强有力支撑 ， 我们可以通过这些数据估算出行星的半径 ， 这为分析行星内部结构提供了极其宝贵的信息 。 ”但之前提过了 ， 这个系统最令人印象深刻的特征还是它的规律性 。 该系统中行星的轨道共振比基本上都是相同的3：2 。
这意味着 ， 最内部的行星完成三个周期的运行 ， 距恒星第二远的行星可大约完成两个周期 。 第二远的行星完成三个周期 ， 第三远的行星可以大约完成两个周期 。 这个比例适用于系统中的全部六颗行星 ， 这令Hara和他的同事十分惊讶 。
Hara在描述行星系统运行轨迹时 ， 将其比作乐团演奏音乐 ， 尽管改编得不那么完美 。 他说：“这有点类似于几位音乐家各自打着不同的节拍 ， 在每小节开头一起演奏 。 这里近似的概念很重要 ， 加之3：2的周期比普遍存在于系统中 ， 这都是这个系统的独特之处 。 ”
六行星之间的共振并不完美 ， 但由于它们为星系的形成和演变提供的线索 ， 天文学家对此依然很感兴趣 。 要知道 ， 天文界中仍存在着大量关于星系如何随着时间而集聚和变换的争议 。 其中 ， 一个极易引发争论的论点是 ， 行星是诞生时便接近其在星系中的最终位置 ， 还是之后改变了它们的运行轨道 。
近年来 ， 由于发现了类似“热木星”的系外行星 ， 这个近期（被称为行星迁移）的设想得到了越来越多的关注 ， 并导致许多天文学家质疑是否发生了行星“改组” 。 瑞士日内瓦大学天文科学的教授Stephane Udry表示 ， 这一理论似乎解释了HD 158259星系中六颗行星的产生 。
已知的拥有数个行星本身属于或接近共振的密集星系 ， 如TRAPPIST-1或开普勒-80 ， 人们认为 ， 它们在向恒星迁移之前形成于距恒星十分遥远的地方 。 这种假设下 ， 共振起着至关重要的作用 。
这种艺术概念图基于它们的大小、质量和轨道距离等现有数据 ， 展现出每一个TRAPPIST-1行星外观上可能有的样子 。 （图片来源于美国宇航局和加州喷气推进实验室）
事实上 ， HD 158259中的行星接近3：2的共振 ， 但不完全在一个范围内 ， 这表明它们曾经被困在一个共振范围中 。 然而 ， 它们后来应该经历了同步迁移并远离了这个共振范围 。 而这些 ， 根据Hara的说法 ， 并不是这个系统能告诉我们的全部 。
他说 ， “此外 ， 当前从3：2开始的周期比率的偏离包含了丰富的信息 。 在未来的研究中 ， 有了这些数值再加上潮汐效应模型 ， 我们可以约束行星的内部结构 。 总之 ， 这个星系当前的状态为我们研究其形成提供了一个窗口 。 ”
我们对这个多行星系统或类似星系了解越多 ， 就越能了解我们所在的星系如何产生的 。 解决了这些以及其他关于星系的形成和演变的问题 ， 我们将更接近于生命是如何产生的奥秘（也或许会知道去哪里探索生命！）
资料：
热木星：是指其公转轨道极为接近其宿主恒星的类木行星 ， 这类行星在其他的星系可以找到 。 它们的大小可以比木星大 ， 而轨道可比水星到太阳的距离更近 ， 可达0.05天文单位 。
行星迁移：是行星或其他恒星旁的天体和恒星周围的盘内的气体或微行星交互作用时发生的现象 ， 该现象会改变行星等天体的轨道半长轴等轨道参数 。
作者：universetoday
FY：Astronomical volunteer team
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