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为何不完整的轨道也可确定行星，混乱的系外世界能否容纳生命？

来源：生活好品牌时间：2020年11月25日 09:17

原标题：为何不完整的轨道也可确定行星，混乱的系外世界能否容纳生命？

作者：石兰（抄袭必究）

长期以来，人类一直在寻找和地球类似的系外世界，而在此过程中所探测到的天体种类，达到了从巨型气体行星到小岩石的覆盖范围。截至目前，在我们熟悉的太阳系之外，已有数千个令我们充满好奇的系外行星被发现，科学家们将继续搜索这些遥远的外星世界，并进一步确认其是否具有承载生命进化的环境。随着时间的递进，我们了解到系外行星世界的复杂性和多样化，比如，原来这个世界上还存在着拥有三个太阳的行星，更有偏心率远高于其他同类天体的系外世界。并且，科学家们探索这些系外行星的方式并不只有固有的几种，甚至是处于混乱边缘的两个星系，我们也能确定其是否对生命具有良好的包容性。

拥有奇怪循环轨道的异形星球被发现

HR 5183 b一颗刚被发现的巨型系外行星，正在高度椭圆的轨道路径上围绕着自己的主星旋转，并且，它的质量高达木星质量的三倍左右。研究人员将太阳系中行星更圆的轨道和HR 5183 b的偏心轨道进行对比后发现，在此之前，科学家们从来没有探测到过这样的星球，它不同于太阳系中的任何行星和其他系外行星，这暗示了系外世界可能比我们自己的太阳系更加奇怪而多样化。虽然没有获取到像地球一样的完整轨道数据，但可以确定HR 5183 b围绕自己的恒星旋转一次，大约需要耗费45到100年的时间，若该星球意外进入太阳系，那么，它的轨道便可以到达木星运行轨道之内，且延伸到海王星的路径之外。

HR 5183 b的恒星与我们的地球相距大约100光年，在大部分时间里，该行星都在恒星系统外部的高度偏心轨道上游荡，并在随后的加速运动过程中于恒星周围形成了一个“弹弓”。正是因为这样的独特标志，科学家们才得以通过径向速度法（多普勒法）找到了这颗行星，通过这样的方式可以捕获到目标行星在其父母恒星靠近、或远离地球的运动中所引起的微小摆动，以测量由引力拖拽引起的恒星光的移动。

这也说明了，在探测其他遥远系外行星的时候，我们可以使用径向速度法、而不是等待数十年，而更多这样的行星被发现，便可说明这样的巨行星在塑造其太阳系的过程中起到了关键性的作用。尽管地球并不是太阳系的中心，随着太阳系外的更多太阳系被科学家们发现，它们也将称为我们太阳系的副本，虽然HR 5183 b只是另一个系统的例子，而不能代表太阳系的形象，但其与众不同的特征，却使我们的宇宙在多样性这个方面变得更加丰富。

不完整的轨道如何确定行星的存在

如果你对径向速度法有所了解就会知晓，这是一种在系外行星探索中常用到的方式之一，当然，它也存在一些局限性，由于需要对行星的整个轨道周期进行观测，才能对收集到的数据进行分析，从而导致了那些和恒星距离较远行星，可能需要耗费数十年、甚至上百年的时间才能观测到其完整的运行轨道。通常情况下，那些远离恒星的行星往往具有非常低的偏心率，它们的运行轨道更加倾向于圆形，科学家们对恒星HR 5183的观测始于20世纪90年代，而HR 5183 b却反而具有很高的偏心率。

正是因为行星HR 5183 b表现出了独特的“弹弓”运动，科学家们才得以在较短的时间里寻得它的踪迹，即使我们目前所看到的轨道并不完整。众所周知，行星诞生于恒星形成时留下的材料盘中，因而其轨道应该始于平坦的圆形，而这个新探测到的行星HR 5183 b运行在一个偏心轨道上，这样的运动方式意味着它将承受许多来自其他物体的引力作用。在对该行星观察时收获的这些发现，同时也说明了该行星的形成和演化方式，很可能与其他行星具有明显的不同之处。

关于行星HR 5183 b的独特运动方式，科学家们给出了最合理的推测，该行星曾拥有一个和自己大小差距不大的邻居行星，只是当它们之间的距离足够靠近的时候，其中一颗行星将另一颗行星推出了它们所在的太阳系，从而迫使行星HR 5183 b最终进入到这个高度偏心的运行轨道。HR 5183 b的发现强化了一个宇宙真理：在我们的太阳系之外，布满了一系列让人惊讶的行星世界，而我们对太阳系之外的行星的探索和了解，仍处于不断发展和提升的阶段。

混乱边缘的系外行星是否可容纳生命

仅在我们的银河系中，就可能包含了超过4000亿颗恒星，而我们的太阳也包含在其中，若这些系统中的恒星也不止一颗行星，那么，位于银河系中的行星数量的确是天文数字，这是一个达到数万亿级的庞大体量。逐渐地，我们对系外行星的看待方式也发生了变化，尽管我们可以通过望远镜和卫星来发现更多的系外行星，但在它们的初始位置和速度确认方面却存在很大的挑战。然后，便有了这种可以研究处于混乱边缘的两个行星系统，是否可容纳生命的新方法，混乱地移动或运行可以说明，它们的运动存在经常变化的情况，不管这样的变化是随机的还是有规律的，这都意味着它们的运动方式可以被预测，且可被重复的观测到。

科学家们认为，了解系外行星系统处是于混乱、还是规则的状态尤为重要，这直接关系到该星球的大气等自然条件，这样的方式不仅可以让我们在探测到更多的系外行星，而且还能了解到该星球是否能够为生命提供良好的发展条件。这是一种独特的方法，仅能运用来自系外行星运动的观测数据和观察到的时间序列数据，主要是观察目标行星系统的运动和动力学。通过在该行星系统中构建运动轨迹，并对其重复点进行跟踪，利用时间序列数据的时间延迟来分析系统中的物体运动状态。该探索方式可以这样简单描述：若目标系外行星动态混乱或不规则，便意味着生命的存活机率变得更小。

我们都知道，所谓的系外行星其实就是位于我们太阳系之外的行星，它们也和我们的地球一样，围绕着自己的恒星运行。到目前位置，科学家们所发现的系外行星，大多数都是通过所谓的运输方法进行探测的，而这些巨大的行星种，有一部分和自己的恒星距离很接近，但还有一些则是被冰覆盖的冰冷世界。从现有数据来看，那些被发现的系外行星大多距离数百、乃至数千光年，尽管我们目前的技术无法实现真正意义上的抵达这些星球，但也能够在如此遥远的距离之外，对它们的温度、大气和成分等细节进行研究。而人类之所以会花如此多的时间和精力，去探索这些太阳系之外的外星世界，除了是对宇宙本身的好奇之外，更重要的是希望在其他星球上找到可能的生命迹象。

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