新发现的四恒星系统 白羊座30

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要想在拥有超过一颗恒星的环境中形成一颗行星是一项巨大的挑战。尽管在我们的太阳系中，所有的行星都只围绕一颗恒星——太阳——运行，但在太阳系之外，一部分系外行星就没有这么幸运了，它们有些围绕两颗甚至是更多数量的恒星运行。研究人员们希望弄清楚这种多恒星环境对行星究竟会造成何种影响，而现在，两例绝佳的研究对象出现了：在其中一个案例中，一颗行星被发现围绕三颗恒星运行，而在另一个案例中，恒星的数量甚至达到了四颗。


艺术示意图：“白羊座30”系统，包括4颗恒星和一颗行星。艺术示意图：“白羊座30”系统，包括4颗恒星和一颗行星。

　　这项发现是借助位于加州圣迭戈附近的帕洛玛天文台做出的，这里的光学望远镜上安装了Robo-AO自适应光学系统，这是由印度的“大学间天文与天体物理学中心”与美国加州理工学院联合研制的。另外还使用了PALM-3000自适应光学系统。该系统部分由美国宇航局资助并由美国宇航局喷气推进实验室研制。

　　这是人类第二次发现存在于一个4恒星系统内的行星的案例。这颗行星本身此前便已经被发现了，但它一直被认为是围绕3颗恒星运行，而不是4颗。人类发现的第一个围绕4颗恒星运行的行星案例是KIC 4862625，它是在2013年被业余天文学家们从美国宇航局公开的开普勒公共数据库中找到的。

　　这项最新的发现可能暗示位于四恒星系统中的行星现象或许并非如人们此前所想的那样罕见。事实上，最近的研究显示这类恒星系统本身——一般会以两对双星系统的形式出现并在相当远的距离上相互缓慢绕转——可能也要比我们原先所认为的更为常见。

　　这项研究的合著者，智利托洛洛泛美天文台的安德烈·托科维宁（Andrei Tokovinin）指出：“大约有4%的类太阳恒星存在于四恒星系统中，这一估计值高于此前，原因是我们的观测技术正在逐渐提升。”

　　此次新发现的四恒星系统名为“白羊座30”，顾名思义位于白羊座，距离地球约136光年。这一恒星系统中的气态巨行星是一个庞然大物，质量达到木星的10倍，以335天的周期围绕它的中央恒星运行。 它围绕运行的中央恒星本身还拥有一颗距离相对较近的伴星，但这颗系外行星只围绕主要的那颗中央恒星运行，而不围绕伴星运行。除此之外，这对双星本身又在较远的距离上与另外一对双星组成了四恒星系统，两者之间相距约1670天文单位（1天文单位约等于一个日地距离）。天文学家们认为在这样的环境下，不管是这颗系外行星本身还是它可能拥有的任何卫星上都不可能存在生命。

“白羊座30”系统结构示意图“白羊座30”系统结构示意图
　　如果有机会站在这颗行星的地表上抬头仰望天空，你将看到一副诡异的情景：4个明亮的恒星高悬在头顶，看上去的感觉就像是一个太阳和两个非常明亮的星星，这两颗星星明亮到在白天也是能够看到的。而如果你使用一台足够强大的望远镜，你还会发现其中的一个星星实际上是一个双星系统，它由两颗成员恒星组成，并相互绕转。近些年，天文学家们已经发现了数十个存在于双星乃至三恒星系统中的系外行星案例，让人联想起《星球大战》中的塔图因星球。在这样的情况下，发现一颗存在于多恒星系统中的系外行星本身其实并不会带来太大的意外，尤其是考虑到在我们的银河系中，实际上以双星系统的形式存在的恒星要比像太阳这样以单颗恒星的形式存在的数量要更加普遍。

　　发表在《天文学报》上有关这项发现的论文第一作者，喷气推进实验室的里维斯·罗伯茨（Lewis Roberts）表示：“恒星系统多种多样。可能有单颗的恒星，双星系统或是三星系统，甚至是四星系统。自然界的现象令人惊叹。”

　　罗伯茨和他的同事们希望了解这样的多恒星系统环境将如何对形成中的年轻行星产生影响。有证据表明恒星的伴星可以对这种环境中的行星命运构成影响。它可能会改变行星的运行轨道，有时候还会让行星质量变得很大，成长成一个巨无霸。比如所谓的“热木星”——质量与木星相当，但运行轨道非常接近中央恒星，以至于其公转周期通常只有几天——之所以会出现这样不合常理的情况，很有可能的原因便是：起初这些行星形成的位置并不在这么靠近中央恒星的地方，只是后来在恒星伴星引力摄动的影响和作用下才形成了今天所见的情形。

　　在这项最新的研究中，科学家们描述了使用帕洛玛天文台全自动化的Robo-AO系统对夜空进行扫描，每晚检验数百颗恒星以搜寻它们可能存在的恒星伴星的工作。结果他们发现了两个疑似目标：一个是由多达4颗恒星组成的白羊座30系统，另一个则是由3颗恒星组成的HD 2638系统。这些发现在随后使用帕洛玛天文台的PALM-3000自适应光学系统进行高分辨率观测后得到确认。


　　至于那颗位于三星系统中的系外行星则是一颗所谓的“热木星”，它质量巨大，在非常接近中央恒星的轨道上运行，公转一周的时间仅需3天。此前科学家们便已经知道这颗恒星与另外一颗距离大约0.7光年（即4.4万天文单位）外的伴星正处于潮汐锁定状态，即两者之间永远以同一面朝向对方。对于双星系统而言，这样的间距已经算是比较远的了。而最新的发现则是该系统中的第三颗恒星，天文学家们发现在距离质量较大的那颗恒星仅28个天文单位的位置上还有一颗恒星，这样的距离实在太近，足以对该系统中的“热木星”的演化和最终轨道形态产生影响。

　　罗伯茨表示：“这一结果支持多恒星系统与大质量行星之间存在成因联系的观点。”

　　而在“白羊座30”的案例中，最新发现让整个系统中的恒星数量从3颗上升到4颗。第4颗恒星位于距离行星大约23天文单位的位置上。尽管在这一案例中，主恒星的伴星与行星的距离相比HD 2638 系统中的情况更加接近，但这颗新发现的恒星伴星似乎并未对行星的轨道产生重大影响。科学家们目前尚无法确定其中的原因，因此研究组计划再开展更多的观测以便更好的理解其中复杂的动力学关系