观看6行星系统的同步舞蹈

亦木近北栽

（）据美国宇航局：发现:六颗行星以有节奏的节拍绕着它们的中心恒星旋转，这是一种罕见的“同步”引力同步的情况，可以为行星的形成和演化提供深刻的见解。

关键事实:一颗比我们的太阳更小更冷的恒星拥有一个真正奇怪的行星家族:六颗“亚海王星”——可能是我们自己的海王星的较小版本——以循环节奏运动。这种轨道华尔兹重复得如此精确，以至于可以很容易地配上音乐。

细节:虽然多行星系统在我们的星系中很常见，但天文学家很少观察到那些被称为“共振”的紧密引力形成的系统。在这种情况下，距离恒星最近的行星每隔两个行星绕轨道运行三次，这被称为3/2共振，这种模式在四个最近的行星中重复出现。

在最外围的行星中，下一颗行星的每三个轨道有四个轨道的模式(4/3共振)重复了两次。这些共振轨道坚如磐石:自从数十亿年前该系统形成以来，行星可能一直在表演同样的节奏舞蹈。这种可靠的稳定性意味着这个系统没有遭受科学家在行星形成早期通常可能预期的冲击和震荡——行星争夺位置时的粉碎和碰撞、合并和分裂。反过来，这也能说明这个系统是如何形成的。其刚性稳定性早就被锁定；行星的3/2和4/3共振几乎与它们形成时一模一样。需要对这些行星的质量和轨道进行更精确的测量，以进一步清晰地描绘出这个系统是如何形成的。

有趣的事实:这个系统的发现有点像侦探故事。它的第一个线索来自美国国家航空航天局的TESS(凌日系外行星调查卫星)，该卫星跟踪行星穿过其恒星表面时产生的微小日食—“凌日”。结合TESS的测量结果，在相隔两年的独立观测中，揭示了主星HD 110067的各种凌日。但是很难区分它们代表了多少颗行星，或者确定它们的轨道。

最终，天文学家挑出了两个最里面的行星，轨道周期——“年”——最近的行星为9天，下一个行星为14天。第三颗行星，一年大约20天，在欧洲航天局的外行星特征卫星CHEOPS数据的帮助下被确认。

然后，科学家们注意到一些不寻常的事情。这三颗行星的轨道与锁定在3/2共振时的预期相符。接下来的步骤都是关于数学和重力。由芝加哥大学的Rafael Luque领导的科学小组研究了一系列可能在这类系统中发现的共振现象，试图将它们与TESS发现的剩余凌日进行匹配。唯一匹配的共振链表明该系统中有第四颗行星，其轨道长约31天。又有两次凌日被观测到，但是它们的轨道仍然无法解释，因为它们只是单次观测(需要不止一次凌日观测来确定行星的轨道)。科学家们再次浏览了可能的轨道列表，如果有两个额外的外行星符合整个系统的预期共振链。他们找到了最合适的行星:第五颗行星的轨道为41天，第六颗行星的轨道接近55天。

在这一点上，科学小组几乎走进了死胡同。在处理过程中，TESS观测中有可能证实两颗外行星轨道预测的那部分被搁置了。地球和月球在观测场中散射的过多光线似乎使它们无法使用。但没那么快。SETI研究所和美国国家航空航天局艾姆斯研究中心的科学家Joseph Twicken注意到了散射光的问题。他知道艾姆斯大学空间研究协会的科学家大卫·雷佩蒂碰巧正在研究一种新的计算机代码，以恢复被认为因散射光而丢失的凌日数据。在Twicken的建议下，Rapetti将他的新代码应用于TESS数据。他发现了两次外行星凌日——正是卢克领导的科学团队所预测的地方。



一幅插图显示了围绕恒星的六颗彩色系外行星的行星群。还有一个显示行星对和它们的轨道是如何共振的关键。行星的路径用彩色的同步线显示。沿着轨道以固定的时间间隔追踪两个相邻行星之间的联系，创造出每一对独特的模式。由于它们的共振链，HD110067系统的六颗行星一起创造了一个迷人的几何图案。鸣谢:蒂博罗杰/NCCR行星，CC BY-NC-SA 4.0

发现者:由芝加哥大学的拉斐尔·卢克领导的一个国际研究小组在11月29日的《自然》杂志上在线发表了一篇关于这一发现的论文，“一个共振的亚海王星六重奏过境明亮的恒星HD 110067”。