▲系外行星Kepler-413b。(圖/引用自臺北天文館之網路天文館網站)
國際中心/綜合報導
想像你是住在一顆四季變換古怪紊亂,搞得你不知道該如何穿衣生活的行星上,你該怎麼辦?這就是天文學家從克卜勒太空望遠鏡(Kepler space telescope)觀測資料庫中發現之新系外行星可能會有的景象。這顆極不穩定的系外行星編號為Kepler-413b,位在天鵝座方向,距離約2300光年。
Kepler-413b環繞一對橘矮星和紅矮星組成的雙星公轉,公轉一周約66天。不過它的自轉軸會進動(precesse),即自轉軸指向會隨著時間繞著公轉軌道面法線而轉動,在11年內的變動幅度高達30度之多,在一般人的有生之年就可以明顯看出它的軌道已經改變。
此外,其自轉軸相對於公轉面法線的傾角也會上下擺動(wobble),使得這顆行星的季節變換又快又古怪。相較之下,地球自轉軸傾角約23.5度,進動週期約26000年,而自轉軸擺動的角度僅有1~2度左右,變動量算是相當溫和。
不過,Kepler-413b的氣溫其實比想像的高,不太適合生物生存。這是因為它的公轉軌道位在其母恆星的適居區以內,此處溫度將使水會以水蒸汽的型態存在。此外這顆行星是顆氣體巨行星,質量為地球的65倍,介在海王星(17倍地球質量)和土星(95倍地球質量)之間,因此不適合居住。
除了自轉軸進動與擺動之外,這顆行星的公轉軌道面也不太尋常,它相對於Kepler-413這對雙星的軌道面有約為2.5度的傾角,使得在長達11年的期間,這顆行星公轉軌道也有上下擺動的情形發生。
克卜勒太空望遠鏡以「凌日法(transit)」進行觀測,即當行星經過母恆星前方時,會因遮蔽而讓母恆星的亮度微量減少。太空望遠鏡科學研究所(Space Telescope Science Institute,STScI)天文學家科斯托夫(Veselin Kostov)等人就是從這個資料庫中發現Kepler-413b。在1500多天的觀測中,在頭180天中總共發現3次凌日現象,但隨後約800天卻一次凌日現象都沒有,最後一段日子又有5次凌日現象。
由於其公轉軌道有擺動的關係,所以Kepler-413b的公轉軌道相對於地球觀察者上下移動;而這個移動的幅度大到足以讓它錯失好幾次從恆星前方通過的機會,所以並不是每66天一定會發生一次凌日現象。根據目前已知的軌道計算,Kepler-413b下一次要再發生凌日現象得等到2020年,這是因為不僅它的軌道有擺動現象,而且它所環繞的這對雙星,兩顆都是直徑不大的矮星,再加上這顆行星的公轉軌道面並不是正好側面面對地球,而是稍有傾斜,因此凌日發生得並不頻繁。
天文學家們尚不清楚為何這顆行星的軌道變動會如此之大,且與雙星互繞的軌道面有一夾角而非在同一平面上。他們猜測或許這個系統裡還有另一顆行星,或是鄰近還有第三顆與它們之間有重力交互作用的恆星,因而對Kepler-413b的軌道造成擾動;只是現在恰好處在無法觀察到這顆未知行星的時期,或是還沒有確認哪一顆恆星與它們是重力相關的。這也是Kostov等人下一步想要確認知道的事。(文/引用自臺北天文館之網路天文館網站)
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