大小和密度無序的五行星在共振軌道上

TOI-178是玉夫座一顆200光年遠的K型恆星(比太陽冷,太陽是G型恆星),目前發現有6顆行星。

來源 報道

TOI——TESS感興趣的天體目標。TOI-178經TESS發現後,又由ESA的Cheops衛星進行了新的高精度觀測,日內瓦大學Adrien Leleu研究小組的研究結果表明,TOI-178至少有六顆行星,這個外太陽系奇特的軌道配置和平均密度的多樣性,提供行星形成的重要線索。

這六顆從超級地球到迷你海王星範圍內的行星,半徑範圍爲1.177±0.074至2.91±0.11地球半徑,軌道週期爲1.9、3.24、6.56、9.96、15.23、20.7天,除了最內側的行星外,其餘的行星都處於2:4:6:9:12拉普拉斯共振鏈中。行星密度爲地球密度的0.91、0.9、0.15、0.39、0.58、0.19倍。最內側的兩顆很可能是岩石行星,其他行星可能保留了部分原始氣體包層。可居住區的內部邊界位於0.2AU左右,或者說週期40天左右。在拉普拉斯共振鏈外側的行星可能會在宜居區內或非常接近宜居區的軌道上運行。目前的星曆和質量估計表明,這是一個非常穩定的系統,拉普拉斯角在幾十年內都會保持平衡。

天體運行週期有簡單(小數值)的整數比時,定期施加的引力互相影響產生軌道共振

Credit:ESO/L. Calçada

來源於ESO的視頻顯示了TOI-178系統中行星的軌道和運動。該系統的五顆行星在圍繞恆星運行時,有一些模式會有節奏地重複,有些行星每隔幾個週期就會對齊。視頻給共振鏈中的每顆行星賦予一個音符(五音階)來創造音調,當一顆行星完成一個全軌道或半軌道時,這個音符就會響起;當行星在其軌道上的這些點對齊時,它們就會共鳴。

除了軌道共振之外,d和f(行星編號從裏向外依次爲b、c、d、e、f、g)這兩顆行星特別有趣,因爲它們的密度與鄰近行星的密度有很大的不同,而且它們偏離了行星密度隨平衡溫度降低而降低的一般趨勢。在TOI-178系統中,行星d和f的密度很難從形成和蒸發過程的角度來理解,並且可能難以通過行星系統形成模型來重現。一邊是行星密度的明顯無序,另一邊是軌道結構的高度有序,這將是行星系統形成模型的一個挑戰。

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