天文学家刚刚发现惑星系与太阳系相似的另一个关键点
天文学家刚刚发现惑星系（TRAPPIST-1）与太阳系相似的另一个关键点
（图解：惑星系Trappist-1。图源：NASA Science）
惑星系（Trappist-1）是我们银河系的邻居中最吸引人的星系。它距离我们只有40光年，有七颗岩石系外行星，其中三颗位于宜居带内。但是光凭这点不足以证明它真正适合人类居住，因此天文学家一直在寻找这个星系的特征，以告诉我们更多关于它的历史。
现在，有一项惊人的新研究发现，惑星系的系外行星轨道类似太阳系的行星轨道，是一个在赤道周围的平面，围绕着中心，有点像黑胶唱片。
（图解：TRAPPIST-1和太阳系轨道对比。图源：Wikipedia）
这项发现将使天文学家们能够探测该星系的动力学历史，从而使得星系模型更加准确，而且还能实现对系外行星的宜居性进行筛选排除。但是，在恒星周围发现行星就意味着它们基本上以与它们形成时相同的倾角运行，所以这使得系统的运行状态更容易研究。
截至目前，天文学家们已经在银河系发现了超4000个系外行星，这些发现表明太阳系是多么的普通又不普通。而且，天文学家已经对不少系外行星的轨道排列进行了测量，许多近轨道气态巨行星表现出恒星倾角，即一颗恒星的系外行星以与恒星自转轴成斜角的方式运行。
多行星系统往往不那么倾斜，以前从没有人测量过多岩石的、像地球一样的惑星。因为恒星倾角是基于罗斯特-麦克劳克林效应（Rossiter-McLaughlin effect）测量出的，这种效应很难在像惑星一样小而微弱的恒星上被观测到。
（图解：Trappist-1行星表面的艺术想象图。图源：Spitzer）
惑星系是如何运作的呢？当我们在观察运行中的恒星时，旋转着靠近我们的一侧发出的光将被压缩成更高的频率，更靠近光谱的蓝色端，这称之为蓝移。另一方面，旋转着远离我们的一侧发出的光被拉伸成较低的频率，称为红移。
当一个行星围绕着那个恒星运动时，你可以根据首先被阻挡的波长类型来判断它的行进方向。这颗系外行星投射出一个行进的多普勒阴影，产生一种扭曲，可用于直接模拟轨道倾角。
惑星是一个红矮星，这意味着它很小而且微弱。所以在以前，罗斯特-麦克劳克林效应很难被观测到，但是现在位于夏威夷的昴星团望远镜（又叫斯巴鲁望远镜，Subaru Telescope）最近配备了红外多普勒 (IRD)，这是一种分辨率足够高的新型红外光谱仪，可以将其识别出来。
（图解：位于夏威夷的斯巴鲁望远镜。图源：Subaru Telescope官网）
幸运的是，接下来在2018年8月31日的晚上，惑星的三颗系外行星将会经过这颗恒星，研究团队便可以采集到大量的观测数据。他们采集完数据后发现，其中只有一颗行星显示了多普勒阴影，但是这也说明了轨道倾角几乎为零。
不过因为还有相当大的误差幅度，我们还不能下定结论，不能完全排除轨道错位的可能性，但是这个发现确实为惑星系统提出了一些有趣的可能性。
（图解：TRAPPIST-1 行星经过其宿主恒星的概念图。图源：Wikipedia）
在恒星形成的过程中，被一个大而平坦的盘状尘埃和气体包围着。当恒星完整形成后，剩余的尘埃和气体形成了系统中其余的部分。这就是为什么太阳系的行星排列得如此整齐，而不是四处散落——因为没有任何东西扰乱它们的排列，所以它们只是原地不动。
如果惑星的系外行星处于一个整洁、平坦的赤道平面上，则他们很有可能就待在出生地。然而，行星聚集在离它们恒星很近的地方，这意味着这种紧凑的安排可能是逐渐向内迁移的结果，而不是任何其他破坏性的因素导致的。
这也意味着没有大的引力扰动更有可能产生和平的、宜居的行星，尽管我们仍然需要更多的审查才能得出此结论。
但就目前为止，团队的工作已经是一种巨大的进步。“就我们所知，我们对惑星系多普勒频移的观测是人类第一次对这样一个低质量的恒星进行的观测，尽管数据十分有限。”他们在论文中写道。“没有其他的研究结果是关于温度低于3500k的恒星的。通过使用 IRD 和其他新的高分辨率红外光谱仪进行额外的观测，将为了解低质量恒星周围行星系统的轨道结构打开一个新窗口。”
BY: MICHELLE STARR
FY: 小倩
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