“塔图因”行星盘的奇怪轨道

天文学家使用阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)在围绕双星的原行星盘中发现了惊人的轨道几何形状。当环绕最紧密的双星系统的圆盘共享非常相似的平面时，环绕宽双星系统的圆盘有严重倾斜的轨道平面。这些系统可以告诉我们在复杂环境中行星的形成。

Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), I. Czekala and G. Kennedy; NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello

在过去的二十年里，人们发现了成千上万的行星围绕着太阳以外的恒星运行。有些行星围绕着两颗恒星运行，就像天行者卢克的家塔图因一样。行星是在原行星盘中诞生的——多亏了阿尔玛，我们现在有了这些美妙的观测结果——但迄今为止所研究的大多数盘都是围绕单星运行的。“塔图因”系外行星形成的圆盘围绕着双星，也就是所谓的环双星盘。

研究“塔图因”行星的诞生地提供了一个独特的机会来了解行星是如何在不同的环境中形成的。天文学家已经知道，双星的轨道会扭曲和倾斜其周围的圆盘，导致环绕双星的圆盘相对于其主星的轨道平面发生错位。例如，在英国华威大学(University of Warwick)的格兰特•肯尼迪(Grant Kennedy)领导的一项2019年的研究中，阿尔玛发现了一个引人注目的环双星盘，其构型为极性。

加州大学伯克利分校的天文学家Ian Czekala说:“通过我们的研究，我们想了解更多关于环绕双星盘的典型几何形状。”Czekala和他的团队利用ALMA数据确定了围绕双星的19个原行星盘的排列程度。Czekala说：“高分辨率的ALMA数据对于研究一些最小、最弱的环二进制磁盘来说是至关重要的。”

天文学家们将这些绕双星盘的ALMA数据与开普勒太空望远镜发现的12颗“塔图因”行星进行了比较。令他们惊讶的是，研究小组发现双星和它们的环绕双星盘的偏离程度与宿主星的轨道周期有很大关系。双星的轨道周期越短，它就越有可能在与其轨道一致的轨道上拥有一个圆盘。但是，周期超过一个月的二进制文件通常会主机磁盘未对齐。

Czekala说：“我们发现在小型圆盘、轨道紧凑的双星和开普勒任务发现的环绕双星之间有明显的重叠。”由于开普勒的主要任务持续了4年，天文学家只能在不到40天的时间里发现围绕双星运行的行星。所有这些行星都与它们的主恒星轨道对齐。一个挥之不去的谜团是，开普勒是否会很难找到许多偏离轨道的行星。“通过我们的研究，我们现在知道，开普勒很可能没有漏掉大量排列不齐的行星，因为围绕着紧密的双星的环绕盘通常也与它们的恒星宿主排列在一起，”Czekala补充说。

尽管如此，基于这一发现，天文学家们得出结论，围绕着宽双星的不一致的行星应该存在，这将是一个令人兴奋的群体，可以用直接成像和微透镜等其他寻找系外行星的方法来寻找。(美国国家航空航天局(NASA)的开普勒(Kepler)项目使用了凌日法，这是发现行星的方法之一。)

Czekala现在想要找出为什么在圆盘(mis)排列和双星轨道周期之间有如此强的相关性。“我们想使用现有和未来设施像阿尔玛和下一代甚大阵研究磁盘结构精致的精度水平,”他说,“并尝试理解扭曲或倾斜磁盘如何影响行星形成环境和这可能如何影响行星形成的人口在这些磁盘”。

NRAO和ALMA的国家科学基金会项目官员Joe Pesce说：“这项研究是一个很好的例子，它说明了新发现是如何建立在先前的观察之上的。”“只有在ALMA社区在以前的周期中所进行的档案观察项目的基础上，才能识别出环二进制磁盘人口的趋势。”

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