最新研究發現，熱木星在遷移過程中並不總是推開或摧毀附近的行星。 這項驚人的發現改變了我們對行星系統如何形成和演化的認識，為行星系統的複雜結構提供了一個全新的視角。

天文學家最近發現了一個罕見的多行星系統，其特徵是熱木星同時伴隨一顆內部超級地球和一顆遙遠的巨行星。 透過數十年的觀測和最先進的光譜技術發現的這一奇妙構造，對行星遷移和系統形成的傳統觀念提出了挑戰。 來源：ESO/L. 卡爾卡達

熱木星曾被認為是單獨圍繞恆星運行的，在向內遷移的過程中，它們會吞噬或拋射附近的行星。 然而，最近的發現顛覆了這個想法，日內瓦大學（UNIGE）的一項新研究提供了令人信服的證據，證明了更複雜的現實。

研究人員與國家行星研究中心（NCCR PlanetS）、伯爾尼大學（UNIBE）和蘇黎世大學（UZH）以及一些國際機構合作，發現了一個令人驚訝的行星系統–WASP-132。 這個系統不只一顆熱木星，還有一顆內部的超級地球和一顆遙遠的冰巨行星。

這些發現發表在《天文學與天體物理學》（Astronomy & Astrophysics）雜誌上，對現有的熱木星遷移理論提出了挑戰，並凸顯了行星系統可以實現的多樣化結構。

眾所周知，WASP-132系統蘊藏著WASP-132b，前景中的這顆行星是一顆熱木星，它以7.1天的時間圍繞著一顆K型恆星運行。 新的數據證實該系統有更多的行星，包括一顆內部的超級地球，在這裡可以看到它在橙色主恆星前方凌日。 右上角附近的淡藍色圓點也是在該星系外圍發現的巨行星WASP-132d。 圖片來源：Thibaut Roger – 日內瓦大學

熱木星是質量與木星相當的巨行星，但軌道距離恆星比水星距離太陽還要近得多。 由於恆星附近沒有足夠的氣體和塵埃來支持它們的形成，這種極端的接近使得這些行星不太可能在它們被觀測到的地方形成。 相反，它們很可能是在行星系統較遠的地方形成的，並隨著行星系統的演化而向內遷移。

直到最近，天文學家還發現熱木星在其恆星周圍是孤立的，附近沒有其他行星。 這個觀測結果得到了一個理論的支持，這種理論認為，在巨行星向內遷移的過程中，內部行星要麼被拋出，要麼被吞噬。 然而，新的觀測結果對這個假設提出了挑戰。

諾蘭-格里夫斯（Nolan Grieves）是聯合國大學理學院天文學系的研究員，也是行星研究中心（NCCR PlanetS）的成員。

由日內瓦大學（UNIGE）理學院領導的研究小組與伯爾尼大學（UNIBE）、蘇黎世大學（UZH）以及包括華威大學在內的國際合作夥伴合作，發現了一個非凡的多行星系統。 這個系統包括一顆熱木星、一顆距離恆星更近的內部超級地球和一顆距離恆星更遠的巨大外行星。 這些發現表明，熱木星可能並不總是孤立的，它們的遷移過程一定使得這種複雜的行星排列得以保存。

WASP-132 系統是一個獨特的多行星系統。 它包含一顆熱木星，圍繞恆星運行的時間為7 天3 小時；一顆超級地球（岩石行星，質量是地球的6 倍），圍繞恆星運行的時間僅為24 小時17 分鐘；還有一顆巨行星（質量是木星的5 倍），圍繞主恆星運行的時間為5 年。 此外，還有一顆質量較大的伴星，可能是一顆褐矮星（質量介於行星和恆星之間的天體），它的軌道距離非常遠。

“WASP-132系統是研究多行星系統形成和演化的卓越實驗室。熱木星與一顆內部的超級地球和一顆遙遠的巨行星的發現，使我們對這些系統的形成和演化的理解產生了疑問，”該研究的合著者、法國國家地理教育學院理學院天文學系副教授弗朗索瓦-布希（François Bouchy）說，”這是我們第一次觀測到這樣的構型！ “

布希（François Bouchy），工程師學會理學院天文學系教授，NGTS聯盟成員。

對系外行星學家來說，WASP-132恆星的故事始於2006年，是廣角搜尋行星（WASP）計畫的一部分。 2012年，經過23000多次光度測量的積累，確定了一顆候選行星WASP-132b，其半徑是木星的0.87倍，軌道周期為7.1天。 2014年，安裝在瑞士歐拉望遠鏡上的CORALIE攝譜儀在聯合國地理資訊系統研究所的領導下，開始了對這顆候選行星的監測活動。 2016年，WASP-132b得到確認，其質量經測量相當於0.41個木星質量。 此外，CORALIE測量結果顯示存在另一顆週期很長的巨行星。

2021 年底，在同一恆星周圍，TESS太空望遠鏡發現了一顆凌日超級地球的訊號，其直徑為1.8 個地球半徑，週期僅1.01 天。 2022年上半年，拉西拉天文台的HARPS攝譜儀測量了這顆超級地球的質量，它是地球質量的六倍，這是華威大學大衛-阿姆斯特朗（David Armstrong）領導的一項計劃的一部分。

Solène Ulmer-Moll，博士後研究員，伯爾尼大學理學院天文學系，空間研究與amp；行星科學（WP），伯爾尼大學，NCCR PlanetS。 圖片來源：伯恩大學，Thibaut Roger

「對內超級地球的探測尤其令人興奮，」研究時任聯合國大學理學院天文學系博士後研究員、論文第一作者諾蘭-格里夫斯（Nolan Grieves）解釋。 “我們不得不利用HARPS 和優化的信號處理技術進行密集的活動，以確定其質量、密度和成分的特徵，從而發現了一顆密度與地球相似的行星。”

對WASP-132的觀測還沒有結束，歐空局的蓋亞衛星自2014年以來一直在測量恆星位置的微小變化，目的是揭示它們的行星伴星和外圍褐矮星。

外冷巨行星和內超地球的發現為WASP-132 系統增添了另一層複雜性。 熱木星透過動態擾動向內部遷移的標準假設並不成立，因為這會破壞其他兩顆行星軌道的穩定性。 相反，它們的存在表明熱木星在原行星盤中的遷移路徑更穩定，動態上更”冷”，同時保留了它的鄰居。

結合精確的半徑和質量測量，還可以確定行星的密度和內部組成。 熱木星WASP-132b顯示重元素富集度約為17個地球質量，與氣態巨行星的形成模型一致。 這顆超級地球的成分以金屬和矽酸鹽為主，與地球相當相似。

Ravit Helled，烏茲赫德大學天體物理系教授。 資料來源：UZH

“熱木星、內超級地球和外巨行星在同一系統中的結合，為行星形成理論，尤其是行星的遷移過程提供了重要的限制因素，”該研究的合著者、哈佛大學教授拉維特-赫勒德（Ravit Helled）總結道。 “WASP-132展示了多行星系統的多樣性和複雜性，強調了進行長期、高精度觀測的必要性。”

編譯自/ ScitechDaily