事实如此浪漫

失踪行星之谜

T这里有一个未解决的问题,我想告诉你:失踪的木马案。你可能会想到那匹里面藏着士兵的马。或者你想组建一支运动队。或者是一种电脑病毒,或者,老实说,是避孕套。(注意,我说的是“丢失的木马案例”,而不是“丢失的木马案例”。)

但还有另一种特洛伊木马:轨道木马。一个成千上万的小行星与木星共享同一轨道。它们不像卫星那样紧挨着木星,而是分成两团,一团在木星轨道上的前面,一团在木星轨道上的后面。前面的一团被称为“希腊人”,后面的一团被称为“特洛伊人”,但他们通常只是被合并在一起,简单地称为木星的特洛伊人。它们中的许多都是以特洛伊战争中的神话人物命名的。

太阳系内部。行星被标记出来,蓝线表示它们的轨道。小点是小行星。主小行星带用白色表示。绿色的点被称为“希腊人”和“特洛伊人”,我们称之为木星的“特洛伊人”。 维基百科用户Mdf

木星的质量是地球的300多倍。它的重力几乎完全清空了小行星带,我们认为它曾经包含的物质是现在的1000倍。这些特洛伊人是如何在如此接近气体巨星的地方生存下来,却仍在稳定的轨道上运行的呢?

其实早在1772年法国数学家就发现了这一点约瑟夫·路易斯·拉格朗日.如果我们想象一颗行星围绕一颗恒星的轨道运行,在一些特殊的点上,有一个额外的物体可以以与行星相同的速度运行。这些被称为拉格朗日点,总共有5个,命名为L1到L5。

绕恒星运行的行星(蓝色)的拉格朗日点。L4和L5是特洛伊星球可以生存的地方。其他点(L1、L2、L3)不稳定。来源:维基百科 维基百科用户Cmglee

只有两个拉格朗日点是稳定的,L4和L5。位于这些点或附近的天体将愉快地围绕太阳运行,在木星前后保持大约60度。(更准确地说,额外的物体实际上会以典型的20度振幅振荡在拉格朗日点附近,甚至有一个轨道被称为“马蹄形”在L4和L5之间。木星上有特洛伊木马,原因很简单:尽管有其他行星的引力作用,它的L4和L5仍然稳定。在不稳定的海洋中,它们是稳定的岛屿。如果小行星均匀地散布在太阳系内部,那么在木星附近幸存下来的就只有特洛伊了。

木星难道不是太阳系中唯一的行星吗木马尽管到目前为止,它是美国人口最多的国家。天王星(1个特洛伊)和海王星(13个)都有。火星也是(7)。地球甚至也有一个!令人惊讶的是,土星没有;原因似乎是木星的引力使土星的木马在数百万年的时间尺度上不稳定。土星的特洛伊岛已经沉没在不稳定的海洋之下(尽管土星的卫星实际上有四个木马),金星也是如此。

让我们把这个特洛伊木马的想法更进一步。被困在L4和L5稳定岛屿附近的天体不一定是弱小的小行星。它们可以是成熟的行星!如果两颗行星在同一轨道上,相隔60度,就会形成一对特洛伊行星。

特洛伊行星通常在计算机模拟中发现,试图解释围绕其他恒星运行的行星(“系外行星”)是如何形成的。许多已知的系外行星的轨道都非常接近它们的恒星。天文学家认为,这些行星中有许多是在较远的地方形成的,并被一种称为轨道迁移的过程推近了。正是由气体和尘埃组成的圆盘导致了行星的迁移。而正是在这种迁移过程中,邻近的行星可能被困在特洛伊构型中。特洛伊行星并不会在每次模拟中形成,但它们确实会在第三次或第四次出现。

计算机模拟的一对特洛伊行星的快照——每一个都是地球质量的10倍——在一个气态的原行星盘中迁移。这张照片显示了圆盘上的行星所造成的尾迹;这些行星位于浅绿色漩涡的中心,也就是尾流的中心。血淋淋的细节 Arnaud Pierens

所以我们认为特洛伊星球应该存在。我们在太阳系中没有,但特洛伊行星肯定存在于其他恒星周围,而且它们应该能用现有的望远镜探测到!最好的工具是开普勒这是美国国家航空航天局(NASA)的非凡行星发现太空望远镜。那么开普勒发现了什么呢?

鼓声……还有一张大皱眉头的脸。开普勒还没有发现任何特洛伊行星。有一个宣布发现了一个叫做KOI-730的四行星系统(现在被命名为开普勒- 223),两个特洛伊行星共用一个轨道,另外还有两个行星,一个在特洛伊对的内部,一个在外部。

不幸的是,这个系统后来被确定在一个不同的配置没有特洛伊行星。游手好闲的人。

对特洛伊系外行星的搜索已经进行了好几年,而且还在继续,但情况看起来很严峻。特洛伊行星被认为是相对容易探测到的,所以它们的缺失显得格外突出。这是一个宇宙之谜:失踪的木马案!

那我们为什么找不到特洛伊星球?有两种可能:要么特洛伊人在那里,但我们没有找到他们,要么他们根本就不存在。

特洛伊木马对会比我们想象的更难找到吗?在同一轨道上的两颗行星都会产生频率相同的信号,如果你没有预料到这一点,它会让两颗行星看起来像噪音。但我们在期待。另外,特洛伊行星之间的引力拉锯战也改变了阶段它们的信号,但我们也知道这个,可以用它作为工具试图找到木马。

也许特洛伊构型被摧毁或者作为行星迁移对于行星来说,它们离恒星很近,因为潮汐行星和恒星之间的相互作用。然而,这些破坏机制只会影响到开普勒正在发现的行星中的一小部分。

我自己的理论是这样的。行星成群向内迁移,通常是特洛伊对。但当气态原行星盘消散后,迁移行星的轨道就会失控。行星之间有一个巨大的碰撞阶段,既摧毁特洛伊对,又重新组织幸存者的轨道。这个模型与我们在系外行星数据集中看到的相吻合,所以这是令人鼓舞的。另外,偶尔,行星会迁移进来,不会失控,所以根据模型,确实应该有一些特洛伊木马对,我们可以预测在哪里找到它们。当然,这只是一个模型,随着更多数据的涌入,我们将看到它如何经受住时间的考验。


肖恩·雷蒙德是一位研究行星系统形成和演化的天文学家。他的博客地址是planetplanet.net

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