哈勃发现的系外行星与我们太阳系中的“第九行星”相似

天文学家证实，行星远离其恒星进入轨道，表明存在遥远的行星。

天文学家仍在我们的太阳系遥远的地方寻找假想的“九号行星”，但是离地球336光年的系外行星看起来越来越像其恒星系统的“九号行星”。

九号行星的大小可能是地球的10倍，并且在围绕太阳的高度偏心轨道中绕海王星飞行，它于2012年被提出，用以解释在海王星轨道之外的矮行星轨道上的扰动，即所谓的分离的柯伊伯带天体。尚未找到（如果存在）。

2013年，在距离恒星HD 106906很远的地方发现了一颗类似怪异的太阳系外行星，这是已知的唯一一个如此宽间隔的行星。虽然比第九行星的预期质量重得多（也许是木星质量的11倍，还是地球质量的3500倍），但它也位于非常出乎意料的位置，远高于行星系统的尘埃平面并倾斜以大约21度的角度

直到现在，最大的问题是，被称为HD 106906 b的行星是否处于与该双星恒久结合的轨道上，该恒星只有1500万年的历史，而太阳的年龄为45亿年。不管它是否正在离开行星系统，永远都不会返回。

在2020年12月的《天文杂志》上发表的一篇论文中，天文学家终于回答了这个问题。通过精确地跟踪这颗行星在14年内的位置，他们确定它很可能在15,000年的高度偏心轨道上与恒星结合，使其成为第九号行星的远亲。

艺术家对系外行星HD 106906b的印象与中央双星和环绕其的尘埃物质盘相距很远。

如果它处于围绕双星的高度偏心轨道中，“这提出了这些行星如何以如此大的间距离开那里的问题，”加州大学伯克利分校的毕业生，论文的第一作者明治·阮（Meiji Nguyen）说。“它们是从内部太阳系中散发出来的吗？还是他们在那里形成？”

根据加州大学伯克利分校天文学副教授保罗·卡拉斯（Paul Kalas）的说法，与拟议中的第九号行星的轨道相似表明，这种遥远的行星确实存在，并且可能在前几千万年内形成恒星的一生。根据研究小组最近关于HD 106906的其他发现，该行星似乎更喜欢通过恒星的角色。

他说：“发生的事情很早，开始将行星和彗星向外踢，然后又有恒星通过，稳定了它们的轨道。”“我们正在慢慢地积累了解太阳系外行星的存在及其与我们太阳系令人困惑的方面之间的关系所需的证据。”

一颗年轻，尘土飞扬的恒星，怪异的行星

HD 106906是位于星座关键点方向的双星系统。在过去的15年中，天文学家对它进行了广泛的研究，因为它的尘埃盘很突出，可能是正在诞生的行星。大约在45亿年前，我们的太阳系可能看起来像HD 106906，这是因为在形成太阳的残骸中形成的涡流盘中形成的行星。

这张哈勃太空望远镜的影像显示了11号木星质量系外行星HD 106906b的一个可能的轨道（虚线椭圆）。这个遥远的世界与其宿主恒星相距甚远，这些恒星的灿烂光芒在这里被掩盖，以便可以看到这个星球。该行星位于其系统的星际碎片盘外，类似于我们自己的海王星以外的小冰冷天体的柯伊伯带。圆盘本身是不对称且变形的，这可能是由于任性行星的引力拖曳所致。图像中的其他光点是背景恒星。

令人惊讶的是，智利麦哲伦望远镜在2013年拍摄的恒星图像显示，一颗行星因自身的内部热量而发光，并且与双星的距离异常大：距离地球比太阳离地球更远的737倍（距离737天文单位或AU）。它离恒星的距离是海王星离太阳的距离的25倍。

搜寻年轻恒星周围的行星和尘埃盘的Kalas领导了一个团队，该团队使用双子座南望远镜上的Gemini Planet Imager获得了恒星碎片盘的第一张图像。在2015年，这些观测结果提供了证据，促使理论学家提出了该行星的形成靠近双星恒星，并且由于与双星的引力相互作用而被踢出。证据：恒星的外部尘埃盘和内部彗星带偏斜，这暗示着某种东西（行星）扰动了对称性。

智利前圣地亚哥大学欧洲南方天文台的成员罗伯特·德·罗萨（Robert De Rosa）说：“想法是，每当行星接近最接近双星时，它都会搅动磁盘中的物质。”伯克利博士后研究员。“因此，每当行星通过时，它都会截断磁盘并将其推向一侧。该场景已经通过在类似轨道上运行该系统的模拟进行了测试-这是在我们不知道行星是什么轨道之前。”

正如那些模拟此类行星相互作用的人指出的那样，问题是行星通常会被完全踢出系统，成为无赖行星。为了稳定像HD 106906b这样的偏心行星的轨道，可能需要与其他恒星进行其他相互作用。

对于第九号行星的形成也提出了类似的设想：在我们太阳系历史的早期，它与我们的巨型行星的相互作用将其赶出了内部太阳系，此后，在我们本地星团中经过的恒星稳定了它的轨道。

卡拉斯一直在寻找HD 106906 b这样的飞越恒星，去年他和当时在斯坦福大学的德·罗莎（De Rosa）报告发现，在300万年前，它们附近的几颗恒星会被行星系统压缩，也许是因为需要稳定行星的轨道。

现在，通过精确测量2004年至2018年之间的行星轨道，Nguyen，de Rosa和Kalas提供了证据，证明该行星最有可能处于围绕其双星的稳定但非常椭圆的轨道上。

此图显示系外行星HD 106906b可能会随着时间演变，达到其当前，广泛分离，偏心和高度未对准的轨道。（1）在由气体和尘埃组成的星际盘内，行星形成得更靠近恒星。从磁盘上拖曳导致行星的轨道衰减，迫使其向内向恒星对旋转。（2）来自主恒星的引力作用随后将行星踢出一个不稳定的轨道，该轨道几乎将其抛出系统，并进入星际空间。（3）来自系统外部的一颗恒星稳定了HD 106906b的轨道，并阻止了行星离开其本机系统。

“虽然只有14年的观测时间，但令人惊讶的是，我们仍然能够首次对轨道进行约束，这证实了我们怀疑它非常不对准并且行星处于大约15,000年的轨道上。”阮说。“我们认为我们的结果与预测相符的事实是有力的证据，表明这颗行星的确是有约束力的。将来，需要进行径向速度测量以确认我们的发现。”

科学小组的轨道测量结果来自比较欧洲航天局盖亚天文台的天体数据，该数据准确地绘制了数十亿颗恒星的位置以及哈勃太空望远镜的图像。由于哈勃必须遮盖双星恒星的眩光才能看到较暗的碎片盘，因此天文学家无法确定恒星相对于HD 106906b的确切位置。盖亚（Gaia）数据使研究小组可以更精确地确定双星的位置，从而绘制出2004年至2018年之间行星相对于双星的运动图，小于其轨道周期的千分之一。

Nguyen说：“我们可以利用盖亚（Gaia）极其精确的天体测量方法，推断出我们的哈勃影像中的主恒星应该在哪里，然后测量同伴的位置就变得微不足道了。”

研究小组发现，除了确认行星具有15,000年的轨道外，它实际上更严重地向磁盘平面倾斜：在36至44度之间。以最接近双星的方式，它的椭圆轨道将其带离恒星的距离不超过约500 AU，这意味着它对也怀疑是该系统一部分的内行星没有影响。九号行星也是如此，它对太阳的八个行星中的任何一个都没有观察到作用。

Nguyen说：“我真正认为HD 106906的独特之处在于，它是我们知道的唯一一个直接成像的系外行星，被一颗碎片盘围绕着，相对于它的系统未对准，并且被广泛分开。”“这就是使它成为迄今为止我们所发现的唯一轨道，其轨道类似于假设的第九行星的原因。”

有关此研究的更多信息：

参考：“ HD 106906 b的轨道运动的首次检测：《 Mediji M. Nguyen，Robert J. De Rosa和Paul Kalas在九号行星上的宽分离系外行星”，2020年12月10日，天文杂志。DOI：
10.3847 / 1538-3881 / abc012

这项工作得到了美国国家科学基金会（AST-1518332）和美国国家航空航天局（NNX15AC89G，NNX15AD95G，HST-GO-14670 / NAS5-26555）的支持。这项工作得益于NASA科学任务局赞助的NASA系外行星系统科学Nexus（NExSS）研究协调网络。