简介：天文学家发现一个有趣的恒星系统 ， 这个系统中有6颗行星绕恒星运行 ， 而外5颗行星的运行周期互为简单倍数！当一个行星的周期是一个简单的倍数时 ， 我们说它们处于共振状态 。 在这种情况下 ， 这是一个共振链 ， 所有外层五个行星都在简单的多个周期内运动 。
天文学家已经发现了非凡的太阳系 ， 一个围绕着邻近恒星运行的行星系统 。 首先 ， 那里至少发现了6颗行星 。 另外 ， 外部的那五颗行星绕着恒星同步运行 ， 好似舞蹈演员们随着地心引力的有节奏地起舞着 。
优美的TOI-178轨道共振动画截图 图源： ESO/L. Cal?ada
这颗恒星被称为 TOI-178 ， 它距离地球200光年 ， 渺小的像一根头发 。 TOI是TESS Object of Interest的缩写 ， 是一颗外行星勘测人造卫星（TESS又是Transiting Exoplanet Survey Satellite的缩写）检测到的具有候选行星的恒星（使TOI成为一个嵌入缩写的缩写词；这并不重要 ， 但出于某种原因 ， 它们让我崩溃） 。
TESS卫星探测器 图源：百度百科
当被观测行星直接通过其母恒星前面时 ， 会产生一个迷你的食 ， 我们称之为凌 ， 只有当我们看到轨道边缘时才会发生这种情况 。 因此TESS去寻找那些周期性的亮度减弱现象来探测行星 。 除那之外 ， 行星的时期（行星的年份）和它的大小也能被找到 — 更大的行星会阻挡更多的光 。
当天文学家分析TESS对TOI-178的观测时 ， 他们发现有6颗行星绕恒星运行 ， 而外5颗行星的运行周期互为简单倍数 。
这些行星通过TOI-178g被命名为TOI-178b(第一个被发现的行星是由恒星的名字加上一个小写字母b命名的) 。 按照行星和地球的日历计算 ， 行星的周期依次是b= 1.91, c = 3.24, d = 6.56, e = 9.96, f = 15.23, and g = 20.71 。
来看看这些数字：d行星绕恒星轨道的运行周期近似c行星的两倍 ， 也就是说c绕恒星转两圈的时间d绕着轨道转一圈 。 e行星的周期是c的三倍 ， 所以行星c每转3圈 ， e转一圈 。 行星f每转2圈 ， e转3圈 。 还有 ， g每转3圈 ， f转4圈 。
当一颗行星有简单倍数的运行周期时（一个数字可以被表示为一个分数和两个整数 ， 比如2/3或者5/4）我们说它们在共振 。 在这种情况下 ， 这是一个带着所有外5颗行星在简单倍数周期里运行的共振链 。
演示动画
这个TOI-178系统的动画展示出一种无论何时外5颗行星中的一颗完成一半或者全轨道的步调 ， 每一颗行星都带有一种不同的步调 。 因为行星轨道的周期是互为简单倍数的 ， 这种模式有规律地重复 。 图源： ESO/L. Cal?ada
我们了解几个这样的系统；加上TOI-178系统数量达到5个 。 从某种意义上来说 ， 它们的形成是很自然的 ， 也很容易 。 行星从恒星周围的气体和尘埃盘中形成 ， 当它们的星盘相互作用时 ， 他们的轨道会随之变化 。 它们倾向于慢慢地靠近恒星 。 但当这种情况发生时 ， 它们会进入共振模式 ， 并且它们之间的引力相互作用会增强共振 。 如果一个行星移动太快 ， 外面那颗行星会把它往回拉一点 ， 反之亦然 。
另一方面 ， 当你有一个像这样的五行星在一条链上的模型 ， 那也是一个很易碎的玩意；如果有一颗星球稍微有一点偏离 ， 它都会完全脱离舞蹈轨迹 ， 行星的周期将发生变化 ， 扰乱共振 。 关于它们是如何形成的 ， 有话这样说道：让它们进入轨道这肯定是一个相对温和的过程 。 如果这来了个大行星猛拉它们 ， 那就会破坏链条 。 这颗恒星大概70亿岁 ， 所以这个系统已经稳定了很长一段时间 。
我会注意到这些行星是非常接近它们的母恒星的 ， 这就是我们所说的k型星 。 它们比太阳更小更冷 。 但它们也离得很近 ， 被恒星灼烤着 。
地球（左）和海王星（右）之间的大小比较图源：NASA / jcpag2012 at wikimedia
凌也能告诉我们行星的大小 。 从恒星按顺序来看 ， 行星的大小相对于地球来说依次是b = 1.18, c = 1.71, d = 2.64, e = 2.17, f = 2.38, g = 2.91 。 它们都比地球大 ， 但比海王星小 ， 所以我们叫它们低端的超级地球和高端的迷你海王星 。 但是它们全都混在一起 。 在我们的太阳系中 ， 较小的行星绕最近的轨道运行 ， 大的都较远 。 不是前面提到的那种混乱的情况 。
奇怪 。 但还有更多 。 为了测量这颗恒星的反射速度 ， 天文学家用其它望远镜跟踪了这一发现 ， 这会告诉我们行星的质量（当它们绕着恒星运行时 ， 它们会拉着恒星 ， 那使恒星陷入一个复杂的模式；行星的质量越大 ， 恒星就越难拉住它们） 。
如果你计算这些行星的密度（质量除以体积） ， 那就更复杂了 。 就地球的密度而言（每立方厘米约5.5克 ， 或者说是水密度的5.5倍） ， 按顺序 ， TOI-178的行星密度为 b = 0.91, c = 0.9, d = 0.15, e = 0.39, f = 0.58, g = 0.19 。 所以里面的两颗行星比地球的密度低 ， 但是d更低 ， e比d密度大得多 ， f密度也比d密度大 ， 然后g更低 。 这些数据参差不齐 。
描绘了六行星系统围绕恒星TOI-178的作品
图源：ESO/L. Cal?ada/spaceengine
密度很重要 ， 因为它会告诉你行星的种类 。 天然气巨星的密度高达0.2左右个地球的密度 ， 岩石/金属行星跟地球密度相近 。 我们可以看到它们的顺序是混乱的 ， 跟我们太阳系完全不同 。 这很难解释 ， 而且告诉着我们一些关于地球是如何形成的信息 。 我们只是还不知道到底是什么 。
我很高兴我们发现的这些系统都跟我们的不同 。 我本来打算说“奇怪” ， 但我想知道（原因） 。 如果一个系统的距离只有200光年远 ， 那意味着像这样的系统是很常见的；如果它们非常罕见 ， 在这么近距离可能性极小 。
或许我们也是个奇怪的系统 。 我认为那也是值得兴奋的 。 可能我们看起来觉得很正常 ， 那是因为我们已经习惯了 ， 这就是我们观点的基础 。
如果那里有道德课 ， 呃 ， 或许我们更应该多听听宇宙的声音 。
BY:Phil Plait
FY:Estrelas
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