天文学家称巨型系外行星是多行星系统中潜在的混沌代理

《天文学杂志》上的两篇新论文表明，在一些多行星系统中，巨行星往往会将较小的邻居踢出轨道，并对它们的气候造成严重破坏。

在这两篇论文的其中一篇中，加州大学河滨分校的天体物理学家斯蒂芬·凯恩详细介绍了HD 141399 系统中大质量行星的引力可能如何将它们的类地邻居抛离宜居带。

HD 141399 是一颗早期 K 矮星，位于牧夫座，距离我们 121 光年。

这颗恒星拥有四颗质量在 0.45 到 1.36 木星质量之间的巨行星。

与大多数其他已知的行星系统不同，这四颗行星距离其母恒星更远。

凯恩教授说：“由四颗巨行星组成的 HD 141399 系统在已知的系外行星结构中极为罕见。”

“根据NASA 系外行星档案，HD 141399 是仅有的两个已知行星系统之一，其中至少有四颗行星质量都比土星大。”

“另一个系统是HR 8799，有四颗通过直接成像检测到的相距较远的行星。”

“因此，HD 141399 系统是研究不寻常行星结构的形成、动力学和演化的绝佳机会。”

考虑到有关该系统行星的数据，凯恩教授进行了多次计算机模拟，以了解这四个巨星的影响。

他特别想观察这个恒星系统的宜居带，看看地球是否可以在那里保持稳定的轨道。

“答案是肯定的，但可能性很小。只有少数几个区域，巨行星的引力不会将岩石行星撞出轨道并使其直接飞出该区域，”凯恩教授说。

第一篇论文表明，宜居带之外的巨型行星正在摧毁生命存在的机会，而第二篇论文则由凯恩教授和他的同事、加州大学河滨分校的塔拉·费瑟罗夫 (Tara Fetherolf) 博士撰写，展示了宜居带中部的一颗大行星将如何破坏生命存在的机会。有类似的效果。

作者检查了Gliese 357 系统(也称为 GJ 357)，该系统位于长蛇座，距我们仅 30 光年。

母星拥有三颗系外行星——Gliese 357b、c 和 d——轨道周期分别为 4、9 和 56 天。

早期研究发现Gliese 357d位于该系统的宜居带内，经测量其质量约为地球的6倍。然而，新的研究表明质量可能要大得多。

“Gliese 357d 的质量可能有 10 个地球那么大，这意味着它可能不是陆地行星，所以上面不可能有生命。或者至少，它无法容纳我们所知道的生命，”凯恩教授说。

凯恩教授和费瑟罗夫博士证明，如果这颗行星比之前认为的大得多，那么肯定会阻止更多类地行星居住在它旁边的宜居带中。

尽管在该系统的宜居带中也有一些选定的位置可能存在地球，但它们的轨道将是围绕恒星的高度椭圆形。

“换句话说，轨道会在这些行星上产生疯狂的气候，”凯恩教授说。

“我们的论文实际上是一个警告，当我们发现位于宜居带的行星时，不要假设它们自动能够孕育生命。”

最终，这两篇论文表明，在宇宙其他地方找到适合生命存在的环境是多么罕见。

凯恩教授说：“我们的工作让我们有更多理由对太阳系中特殊的行星结构表示感激。”