最近發現的一個太陽係有六顆已確認的系外行星和可能存在的第七顆系外行星，這增進了天文學家對行星形成和演化的了解。加州大學歐文分校的研究人員領導的研究小組依靠遍布全球的天文台和儀器，對系外行星的質量、軌道特性和大氣特徵進行了迄今為止最精確的測量。

如果系統中的每個天體都是一隻鴨子或小鴨子，TOI-1136 系統的有趣再現。資料來源：Rae Holcomb/UCI

在1月29日發表於《天文學雜誌》（The Astronomical Journal）上的一篇論文中，研究人員分享了TESS-Keck巡天的結果，對繞TOI-1136運行的系外行星進行了詳盡的描述， TOI-1136是該星系中的一顆矮星，距離地球超過270光年。這項研究是該研究小組利用美國國家航空暨太空總署的凌日系外行星巡天衛星（TESS）提供的數據，於2019年對該恆星和系外行星進行初步觀測的後續研究。該計畫透過凌日時間變化的計時，首次估算了系外行星的質量，而凌日時間變化是衡量軌道行星相互間引力的一個指標。

在最近的研究中，研究人員將TTV 數據與恆星的徑向速度分析結合。利用加州漢密爾頓山利克天文台的自動行星發現者望遠鏡和夏威夷莫納凱亞山上WM 凱克天文台的高分辨率梯形光譜儀，他們可以通過多普勒效應的紅移和藍移探測到恆星運動的細微變化–這有助於他們以前所未有的精度確定行星質量讀數。

為了獲得這個太陽系中行星的精確訊息，研究小組利用數百個徑向速度測量數據和TTV數據建立了電腦模型。第一作者科里-比爾德（Corey Beard）是加州大學洛杉磯分校物理學博士候選人，他說，將這兩種讀數結合起來，可以獲得比以往任何時候都更多的關於這個系統的知識。

比爾德說：”我們花了很多時間反覆試驗，但在開發出系外行星文獻中迄今為止最複雜的行星系統模型之一後，我們對自己的成果非常滿意。”

論文的合著者、加州大學洛杉磯分校物理學和天文學副教授保羅羅伯遜（Paul Robertson）說，行星數量之多是激勵天文小組進行進一步研究的一個因素。

他說：”我們認為，從研究的角度來看，TOI-1136 是非常有利的，因為當一個系統擁有多顆系外行星時，我們可以控制行星演化對宿主恆星的影響，這有助於我們關注導致這些行星具有這種特性的個別物理機制。”

羅伯森補充說，當天作家試圖對不同太陽系中的行星進行比較時，由於恆星的不同特性及其在銀河係不同部分的位置，會有許多變數存在差異。他說，觀察同一系統中的系外行星可以研究經歷過相似歷史的行星。

TOI-1136 系統及其年輕恆星閃爍的藝術效果圖。資料來源：Rae Holcomb/Paul Robertson/ UCI

以恆星的標準，TOI-1136非常年輕，只有7億歲，這也是吸引系外行星獵人的另一個特徵。羅伯森說，尋找年輕恆星既”困難又特殊”，因為它們非常活躍。在恆星發展的這個階段，磁性、太陽黑子和太陽耀斑更加普遍和強烈，由此產生的輻射會衝擊和雕刻行星，影響它們的大氣層。

TOI-1136中已確認的系外行星TOI-1136 b至TOI-1136 g被專家們歸類為”亞海王星”。羅伯森說，最小的一顆行星的半徑是地球的兩倍多，其他行星的半徑最多是地球的四倍，與天王星和海王星的大小相當。

根據這項研究，所有這些行星繞TOI-1136的時間都比水星繞地球太陽運行的88天少。羅伯森說：「我們把整個太陽系裝進了恆星周圍的一個如此小的區域，以至於我們這裡的整個行星系統都在這個區域之外。

「它們對我們來說是奇怪的行星，因為我們的太陽系中沒有與它們完全相似的東西，」合著者、加州大學洛杉磯分校物理學博士候選人蕾-霍爾科姆（Rae Holcomb）說。”但我們對其他行星系統的研究越多，就越覺得它們可能是銀河系中最常見的行星類型”。

這個太陽系的另一個奇特成分是可能存在第七顆行星，但尚未被證實。研究人員檢測到了該系統中另一種共振力的一些證據。羅伯森解釋說，當行星的運行軌道相互靠近時，它們會相互產生引力。

他說：『當你聽到鋼琴彈奏的和弦時，你會覺得很好聽，這是因為你聽到的音符之間存在共振，甚至是間隔。這些行星的軌道周期也有類似的間隔。當系外行星共振時，每次拉力的方向都是一致的。這可能會產生破壞穩定的效果，或者在特殊情況下，它可以使軌道更加穩定。”

羅伯森指出，這次調查遠遠沒有回答他的研究小組關於這個系統中系外行星的所有問題，而是讓研究人員希望獲得更多的知識，特別是關於行星大氣成分的知識。透過美國太空總署詹姆斯-韋伯太空望遠鏡（James Webb Space Telescope）先進的光譜分析能力，可以更好地進行這方面的研究。

“加州大學利克天文台和凱克天文台都參與了這個非常重要的系統的表徵工作，對此我感到非常自豪，”加州大學天文台副主任馬修-謝特龍（Matthew Shetrone）說。「在同一個系統中有這麼多中等大小的行星，確實讓我們能夠測試行星形成的情況。我想更多地了解這些行星，我們會在同一個太陽系中發現熔岩世界、水世界和冰世界嗎？感覺就像科幻小說一樣”。

編譯來源：ScitechDaily