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5种想象中的怪异行星

在过去很长的时间里,我们人类所知道的所有行星,都不过是那些位于太阳系里的行星。直到1992年,我们才第一次发现了太阳系以外的行星(系外行星)。之后,各式各样的系外行星不断地被发现。现在,借助于美国宇航局的开普勒太空望远镜和其他地面上和太空中的观测设备,被发现的系外行星的数量已接近2000颗。当然,还会有更多的系外行星等着我们去发现。
在所发现的系外行星中,许多都看起来与太阳系里的大不相同。例如,有的沐浴在4颗恒星的照耀之下,有的孤零零地在银河系里游荡,有的围绕着年龄不到100万年的年轻恒星运转。
不过天文学家并不满足于此,他们还开始猜想未来可能发现的系外行星的怪异类型。借助这些猜想,我们可以摆脱以前固化的认知,并以全新的角度来去探索行星的奥秘。
下面,我们将介绍5种想象出的最为怪异的系外行星。别忘了,这些看似怪异的系外行星,都有可能在不久的将来被我们发现。

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双行星系统

双恒星系统已经为我们所熟知了,那么有双行星系统吗?
我们通常认为,在早期围绕着一颗年轻恒星的原始尘埃盘里,尘埃会开始聚集,演变成一个岩石块儿,并且不断吸收它们轨道上的物质,于是行星就诞生了。而围绕行星的卫星,可以是由围绕行星的残余碎石所汇集而成,也可以是行星捕获的那些四处飘荡的天体。
不过,卫星的形成还有第3种可行的方案。一种被广泛接受的观点认为,地球在刚诞生的时候,它还有一颗类似火星的伴星——“忒伊亚”。之后,忒伊亚与原始的地球发生了碰撞,撞出了一大块物质,最后这块物质形成了月球。所以,卫星也有可能是从行星身上撞下的物质组成的。那么,如果忒伊亚没有与原始地球相撞呢?它们最终很有可能会形成一个彼此个头差不多的双行星系统。
在太阳系外,应该会存在双行星系统。两颗行星如同手拉着手一样转着圈儿,并一起绕着它们的恒星公转。如果能发现双行星系统,这对我们了解行星系统的形成有很大的帮助。幸运的是,双行星能很容易分辨出来。天文学家常常利用行星挡住所围绕的恒星的部分星光(这种现象被称为凌星),来推测出行星的存在。如果双行星发生凌星的话,那么它们会留下独特的重影,这会很容易被我们的天文学设备观测到。
当然最令人兴奋的猜想是,双行星系统中的两颗行星都是适宜生命居住的。想象一下,在地球的天空上悬浮着一颗地球的双胞胎,而且那里也有与我们类似的文明,那么这两颗行星之间会发生战争吗?按照此思路构想下去,一个不错的科幻作品就可能诞生了。

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共轨行星

虽然太阳系里的行星都各自淡定地坚守在自己的轨道上,不过除了它们忠实的卫星以外,它们还得忍受其他的天体共享它们的轨道。例如,一些被称为特洛伊小行星的天体,就可以与行星共享同一个轨道。它们通常位于一个稳定的拉格朗日点上,即位于一种行星和恒星的引力平衡点上。这种平衡点会随着行星的公转而一起绕着太阳公转,同时带走位于那里的特洛伊小行星。木星轨道上就有大量的特洛伊小行星。而且就在前几年,天文学家还发现了地球轨道上的一颗特洛伊小行星,一个被称为2010 TK7的小石块。不过,别担心会发生相撞事件,因为特洛伊小行星的运行速度与其伴随的行星是一致的,所以没办法相撞。
那么,行星是否可以共享同一轨道呢?天文学家经过模拟显示,在一个大致相同的公转轨道上,可以装下2到6颗类似地球的适宜生命居住的行星。而且,只要这个拥挤的轨道的两边没有其他引力的扰动,这种“共轨行星”就可以稳定存在几十亿年之久。
尽管在理论上是可行的,但是天文学家还不清楚什么样的机制才能产生共轨行星。毕竟在现实中,共轨行星很容易在形成初期就被破坏。
那么共轨行星真的存在吗?2011年,天文学家利用开普勒望远镜,发现了一颗恒星周围有两颗公转周期相同的行星围绕着它。不过后来的研究表明,它们之间的公转周期其实相差1年,这说明它们的轨道其实离得比较远。但这也暗示着,太空中应该有一些轨道靠得更近的行星。
另外,如果共轨行星真的存在的话,那么还会产生一个问题。根据当前的定义,成为行星的条件之一是能清除“相似轨道上”的其他大型天体。所以,共轨行星的存在将会颠覆当前人们对行星的定义。
如果共轨行星都适宜生命居住的话,那么更有意思了。因为它们都大致处在相同的公转轨道上,那么一颗行星因陨石撞击出的遗传物质可能会散落到太空中,进而播散到其他的行星上。这样,这些行星上的生命可能会拥有相同的遗传物质,但每个行星上生命的进化进程可能是极为不同的。这样的共轨行星,将成为研究生命进化的理想场所。

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蛋形岩石行星

2008年,天文学家发现了一颗被称为WASP-12b的气态巨行星,其特别之处在于,它与所围绕的恒星的距离如此之近,以至于恒星产生的强烈的潮汐力把这颗行星扭曲成了一个椭球。之后,美国乔治梅森大学的天文学家研究了如果这是一颗岩石行星的话,这种潮汐力会对它产生多大的影响。他们的计算显示,这颗岩石行星赤道半径最多可以比两极半径宽1/5,形状变成蛋形。差距再大的话,行星就有解体的危险。
蛋形岩石行星除了长得有意思以外,它也有很多研究价值。如果我们能发现一颗蛋形的岩石行星,那么我们会了解恒星的引力是如何影响行星的,进而很容易地了解到行星内部的细节。就像在水果店里挤压瓜果,你可以大致了解到水果内部的情况。另外,蛋形岩石行星的大气将在不同的地方受到不同程度的引力,这可能会导致一种极为奇特和复杂的气候。
从理论上来说,蛋形岩石行星肯定会存在,天文学家预计,过不多久我们就会发现它们。

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冥府行星

在一个行星系统中,行星之间引力的相互作用会使它们缓慢地远离或接近所围绕的恒星。这个过程称为迁移,它可以解释为什么一些类似木星那种大个头的行星会离它们的恒星很近。气态巨行星是不能诞生在离恒星很近的地方的,因为离得太近的话,恒星的辐射就足以阻止物质汇聚,因此无法形成这样一颗行星。而借助于迁移作用,一颗气态巨行星就可以从远处诞生,并逐渐飘荡到离恒星更近的位置上。
不过,随着时间的流逝,恒星附近的气态巨行星的大气可能最终会被恒星蒸发掉,它们的岩石内核就会裸露出来。这种把内部深层岩石内核暴露出来的行星被称为冥府行星。
冥府行星有很大的研究价值。对于木星这样的气态巨行星的形成,天文学家还没有完全搞清楚。而对冥府行星进行研究,天文学家就会对气态巨行星的形成有更多的了解。因为,如果你了解了内核,那么你就知道最初发生了什么。
虽然冥府行星的名字听起来很吓人,但是它也可以变为一颗适宜生命居住的星球。一颗寒冷的比海王星小一些的行星,如果能迁移到行星系统的适居带(适宜液态水稳定存在的范围)之中的话,那么到达这里后,恒星会蒸发掉行星大部分的大气,并加热岩石内核的表面。那里通常会存在大量的冰,所以这些行星可以变得与地球一样,有海洋包裹着,也许还可以有适合呼吸的空气。
尽管我们还没有找到过冥府行星,不过,如果我们能发现已迁移到恒星附近的气态巨行星正逐渐损失大气的话,那么这表明冥府行星极有可能是存在的。有趣的是,一些天文学家推测,那个蛋形行星WASP-12b可能正处在大气不断被蒸发的过程中。所以说它不仅像个鸡蛋,而且还像一个正在被煮的鸡蛋。

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螺旋行星

在许多设想里,即使再疯狂,大部分天文学家也通常假设行星的公转轨道都大致位于一个平面上,但螺旋行星却不是这样。令人诧异的是,这种螺旋行星是存在于双恒星系统中的。受到两颗恒星不停地拉扯,一颗行星可以在两颗恒星之间沿着一个圆锥形表面螺旋式地运动下去。这个听起来很疯狂的想法,是由美国奥本大学的物理学家尤金·奥克斯提出来的。
奥克斯经过计算,发现在开普勒16(一个离地球约有200光年的双恒星系统)中如果有螺旋行星的话,那么这颗行星在螺旋轨道上运行完一次,仅需要1周多的时间。
生活在这颗行星上的生命,除了会发现季节在几天之内就会发生变化以外,还会经常体验到宇宙中最为怪异的天文现象。当行星到达一个螺旋轨道的顶端,并开始向着另一颗恒星运动时,行星上的居民将会发现,离得最近的恒星突然掉头并逆着原来的方向运动。希望那里的居民能搞清楚这个天文现象背后的本质,而不必每次遇到这种情况都惊恐万分。
我们还不清楚一颗行星是如何陷入到这种怪异的螺旋轨道中的。不过,最有可能的途径是,这个双恒星系统突然捕获了一颗独自飘荡在外的行星。
当然,通过凌星的方法是可以找到这样的螺旋行星的,但是要确定它运动的细节就比较难了。不过奥克斯还提议,有一个更好的方法可以找到螺旋行星,那就是去检测引力波——一种广义相对论所预言的时空的涟漪。除了双恒星产生的引力波以外,螺旋行星应该也会产生引力波,探测到这个引力波就能暴露出螺旋行星的行踪。

 

本文源自大科技*科学之谜 2016年第8期杂志文章、欢迎广大读者关注我们大科技的微信号:hdkj1997 

 

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