摘要:近日,《科学进展》的一篇论文引爆天文学界:科学家在距离地球120光年的天秤座方向,发现了一颗轨道极度异常的系外行星。这颗被命名为2M1510 (AB) b的天体,围绕着一个由两颗褐矮星组成的双星系统运行,但其轨道竟近乎垂直于双星的公转平面。用一位研究者的话说:
意外发现:隐藏在双星系统中的宇宙谜题
近日,《科学进展》的一篇论文引爆天文学界:科学家在距离地球120光年的天秤座方向,发现了一颗轨道极度异常的系外行星。这颗被命名为2M1510 (AB) b的天体,围绕着一个由两颗褐矮星组成的双星系统运行,但其轨道竟近乎垂直于双星的公转平面。用一位研究者的话说:“它像是宇宙中一个叛逆的少年,完全无视天体运行的‘潜规则’。”
这一发现始于对双星系统2M1510 AB的常规观测。褐矮星本身已是宇宙中的“尴尬存在”——质量不足以点燃氢核聚变,却又远超巨行星。当两颗这样的天体组成双星时,其罕见程度堪比沙漠中相邻生长的两株仙人掌。更幸运的是,从地球视角看,它们周期性互掩形成“食双星”,亮度变化为精确测量提供了天然标尺。然而,科学家在分析视线速度数据时,发现双星运动轨迹存在微小的“抖动”,仿佛被无形之手牵引。后续通过智利甚大望远镜(VLT)的深度观测,终于锁定“幕后操控者”:一颗轨道倾角达87°的行星。
褐矮星:宇宙中的“失败恒星”与能量密码
要理解这一发现的颠覆性,需先破解褐矮星的奥秘。这类天体质量介于行星与恒星之间(13-80倍木星质量),内部无法维持氢核聚变,却因引力收缩释放巨大热量。就像一块逐渐冷却的烙铁,褐矮星表面温度可达2500°C,并可能短暂触发氘核聚变——这种氢的同位素只需较低条件就能融合。正是这种“半吊子”特性,让褐矮星成为研究恒星与行星演化的关键样本。
值得注意的是,褐矮星双星系统极为罕见。质量越大的天体越易形成双星,但褐矮星处于临界质量带,其双星概率不足主序恒星的1%。2M1510 AB的发现本身已是运气,而其中竟孕育着更奇异的行星,堪称“买彩票中头奖后又被陨石砸中”。
轨道革命:打破宇宙“潜规则”的叛逆者
在已发现的4000多颗系外行星中,约150颗围绕双星运行。此前所有案例都遵循一个铁律:行星轨道与双星公转面基本共面。这符合经典理论——行星诞生于双星形成时残留的扁平原行星盘,自然继承盘面方向。然而2M1510 (AB) b的轨道却近乎垂直,如同在旋转的陀螺边缘竖起一根钢针。
这一发现直接冲击两大科学根基:
1. 行星形成理论:原行星盘的角动量通常与母分子云一致,但该系统中盘面为何严重倾斜?
2.动态稳定性:高倾角轨道在双星引力场中本应极不稳定,为何该行星能长期存在?
两大假说:宇宙剧场的悬疑剧本
假说一:倾斜摇篮中的叛逆者
原始星云在坍缩形成双星时,可能存在角动量分布不均。就像龙卷风中的两片树叶,双星自身轨道与星云整体旋转轴存在偏差。若此时吸积的外部物质携带不同方向的角动量(如附近超新星爆发的冲击波携带物质注入),原行星盘可能像被狂风吹歪的伞面,导致行星诞生于倾斜平面。2019年对猎户座大星云中原行星盘的观测曾发现类似倾斜结构,但尚未在成熟系统中得到验证。
假说二:暴力改造的幸存者
行星可能最初诞生于常规轨道,但遭遇了剧烈扰动。例如:
星际入侵者:流浪黑洞或恒星近距离掠过,引力如巨手般撕扯轨道;
内部战争:原行星盘中更大质量天体的碰撞弹射;
共振陷阱:与双星形成特殊轨道共振,将倾角锁定在稳定区间。
这种暴力场景在太阳系亦有痕迹:天王星98°自转轴倾斜,就被认为源于早期与地球大小的天体相撞。
科学启示:颠覆认知的宇宙课堂
无论真相如何,这一发现都揭示了一个震撼事实:宇宙天体的轨道多样性远超人类想象。就像19世纪人类认为太阳系即宇宙中心,21世纪的我们或许同样低估了行星系统的可能性。
对科研范式的冲击:
观测技术:传统凌星法难以探测高倾角行星,需更多依赖视向速度与直接成像技术的结合。
理论模型:现有N体模拟常默认共面条件,未来需引入三维空间扰动参数。
哲学思考:地球生命诞生于“规整”的太阳系,但宇宙中是否存在更多“混乱”却稳定的宜居系统?
人类视角:在宇宙奇迹前保持敬畏与进取
突破认知边界:正如哥白尼打破地心说,每一次“异常发现”都在推动科学革命。
敬畏未知:宇宙中99.9%的物质与能量形式仍属未知,人类不过触摸到真相的冰山一角。
探索意义:寻找系外行星不仅是技术竞赛,更是人类对自身存在本质的终极追问——我们是否孤独?生命是必然还是偶然?
一位参与该项目的研究者在采访中动情地说:“当我们第一次计算出轨道倾角时,整个团队都陷入了沉默。那不是困惑的沉默,而是被宇宙之美震撼的沉默。它提醒我们,教科书上的‘真理’永远需要被审视和更新。”
未来征程:解码更多宇宙谜题
目前,研究仍存在关键局限:
1. 直接成像缺失:现有数据基于动力学反推,需詹姆斯·韦伯望远镜捕捉直接影像;
2. 模型不确定性:倾斜轨道形成机制存在数十种数学解,需更大样本统计分析;
3. 时间尺度难题:若属后期扰动形成,需解释为何在数十亿年中未被再度改变。
下一步,科学家计划:
用GAIA卫星数据追溯该系统在银河系中的运动轨迹,寻找过往遭遇星际天体的证据;
开发新型算法,从TESS卫星海量数据中筛选其他高倾角候选体;
在实验室模拟倾斜原行星盘的尘埃碰撞过程,重建行星诞生现场。
结语:宇宙永远比故事更精彩
当人类第一次意识到地球不是宇宙中心时,曾引发恐慌与抗拒;而今面对轨道叛逆者,我们更多是充满兴奋。这颗120光年外的行星,或许正在诉说一个超越人类经验的故事:在浩瀚星海中,没有所谓的“正常”与“异常”,只有等待被理解的无限可能。正如卡尔·萨根所言:“非凡的主张需要非凡的证据。”而今天,宇宙给了我们一个非凡的谜题,也必将指引我们走向更辽阔的真理之境。
来源:珍姐妙招