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GJ 896Ab，不可思议的双星系统，行星错位之谜
由于其所围绕的恒星在宇宙中运动轨迹摇摆不定，天文学家们因此发现了这颗行星
系外行星围绕双星系统中的恒星运行的轨道首次被三维描绘出来。两颗恒星轨道构成了一个平面，然而这颗行星以与平面不同的角度绕其恒星运行，这种错位或许可以为双星系统中行星的形成提供了线索。
这颗系外行星名为GJ 896Ab，是在距离地球20.3光年的双星系统GJ 896AB中发现的。天文学家借助从1941年到2017年的光学观测档案，以及由10台射电望远镜组成的横跨美国的甚长基线收集的涵盖2006年到2011年的额外数据，追踪了这个双星系统在太空中的运动轨迹。研究人员还在 2020 年利用甚长基线进行了新的观测。
萨尔瓦多·库里尔任职于墨西哥国立自治大学，由他的领导的天文学家团队发现，当恒星GJ 896A在太空中移动时，它似乎会沿其轨迹摆动。这种摆动是由一颗轨道行星造成的，这颗行星的质量是木星的 2.3 倍，每 284.4 个地球日绕行一圈。在这颗行星和它的恒星之间有一个共同的质量中心，即所谓的“质心”。恒星的摆动是它围绕这个共同质心运动的结果。
艺术家根据印象描绘的气态巨行星在恒星B的陪同下绕着GJ 896A运行的图像。 （图源：Sophia Dagnello，NRAO/AUI/NSF）
天体测量学是一种科学技术，旨在通过探测恒星在太空中的运动以及运动中的任何偏差。因为天文学家可以清晰地探测到摆动和轨道的方向，天体测量学是唯一一种将多星行星系统的轨道转译为三维构建的方法。
有趣的是，行星轨道所在的平面与两颗恒星彼此绕行的平面相对倾斜了148度。
墨西哥国立自治大学和德国马克斯·普朗克射电天文学研究所的天文学家吉塞拉·奥尔蒂斯-莱昂在一份声明中表示：“这意味着该行星绕着主星运行的方向与辅助星绕主星的方向相反。”
目前已知的范围内，太阳系外只有不到4%的行星位于双星系统中。其比例如此之小有两个原因：①因为在双星系统中探测行星更加困难，②因为模型表明伴星的存在可以让行星形成的盘不稳定，甚至截断它。
“也许这些模型需要调整，”墨西哥国立自治大学的乔尔·桑切斯-贝尔穆德斯说。
该行星的轨道与两颗恒星的轨道平面呈148度角。 （图源：Sophia Dagnello，NRAO/AUI/NSF）
一般认为气态巨行星需要五百万到一千万年才能从围绕它的行星形成盘中吸积所有气体，这也是形成这样的双星系统的一大难题。然而，当前的模型表明，在双星系统中，这样的盘存在不到一百万年就会受到伴星的引力潮汐破坏。
此外，在GJ 896AB的情况下，这两颗恒星都是红矮星，于是该系统中竟然存在一颗气态巨行星就更加令人惊讶了。一般科学上认为红矮星缺乏形成巨行星所需的原始材料，但这个双星系统中，气态巨行星的存在便清晰表明当存在两颗恒星时，行星的形成可能会有所不同。
“对这个系统和类似系统的进一步详细研究可以帮助我们进一步了解双星系统中行星是如何形成的，”桑切斯-贝尔穆德斯说。
目前，关于双星系统及其行星如何形成存在两种模型，这两种模型互相矛盾。一种被称为盘片碎裂，原本有一个形成恒星和行星的盘片，后来由于重力不稳定分裂成两个独立的盘片，形成了两颗恒星并伴随各自的行星。
另一种模型被称为湍流碎裂。在这种设想中，原始气体云中的湍流可导致至少两种密集物质浓度形成，它们独立地坍缩形成恒星和任何伴随的行星。
现在，这些模型将需要考虑到GJ 896Ab相对于平面存在148度的偏差，且看哪种模型能更好地复原真相。
这项研究于2021年9月1日发表在《天文学杂志》上。
BY:Keith Cooper
FY: 洲
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