一顆環(huán)繞“褐矮星雙星”運(yùn)行的“極軌行星”。

系外行星2M1510 (AB) b的異常軌道。ESO / L. Cal?ada

從上世紀(jì)90年代中期開始，越來越多的“系外行星”被發(fā)現(xiàn)。所謂系外行星指的是在太陽系以外，圍繞其他恒星運(yùn)行的行星。而這就像打開了一扇通往奇境的宇宙之門，人們發(fā)現(xiàn)宇宙中有很多行星有著與中規(guī)中矩的太陽系行星迥然不同的形態(tài)和運(yùn)行方式。

比如人們發(fā)現(xiàn)，宇宙中有一些行星很大卻很輕，蓬松得很，就像一顆巨大的棉花糖；人們還發(fā)現(xiàn)，有些行星上會(huì)下熾熱的液態(tài)金屬雨，而有一些又會(huì)下玻璃雨。

而最近，一個(gè)以英國伯明翰大學(xué)科學(xué)家為首的科研團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)的一顆行星及其所在的行星系，可能是有史以來最奇特的：它環(huán)繞著一對褐矮星雙星運(yùn)行，而它的軌道平面竟然與這對雙星的軌道平面是垂直的。它是人類發(fā)現(xiàn)的首顆“極軌行星”。

科學(xué)家在宇宙中發(fā)現(xiàn)了大量圍繞雙星運(yùn)行的行星。所謂雙星是指由兩顆恒星組成的天體系統(tǒng)。在圍繞雙星的行星上我們可以看到兩個(gè)太陽。行星的軌道平面通常會(huì)與宿主星的軌道平面保持一定的夾角，但是這個(gè)夾角通常不會(huì)太大。而這一次人們發(fā)現(xiàn)的這顆行星軌道平面與其宿主雙星軌道平面的夾角竟然達(dá)到了90度。

天文學(xué)上，這樣的軌道被稱為“極軌”，意為它是圍繞宿主星的兩極運(yùn)行的，會(huì)定期通過主星的兩極。有許多人造衛(wèi)星或探測器由于觀測目的而被設(shè)計(jì)成沿著極軌運(yùn)行；有些小天體會(huì)沿著近似極軌的軌道運(yùn)行；但在極軌上運(yùn)行的行星，尤其是圍繞雙星運(yùn)行的極軌行星卻還是第一次被發(fā)現(xiàn)。

這顆行星的編號為2M1510 (AB) b，距離地球約120光年，位于天秤座。

讓這顆極軌行星顯得尤為稀有的是，它的宿主雙星并不是一對真正的恒星，而是一對褐矮星。

所謂褐矮星是所謂的“失敗的恒星”，因?yàn)樗鼈冊跉怏w云中孕育時(shí)，未能獲得足夠多的質(zhì)量，以致于不能突破臨界點(diǎn)而觸發(fā)核聚變成為恒星。它們的質(zhì)量介于最大的行星和最小的恒星之間。

而在宇宙中，由兩顆褐矮星組成的雙星又極為罕見。

雖然在所有質(zhì)量相當(dāng)于10個(gè)太陽的恒星中，有75%是以雙星的方式存在的；在所有質(zhì)量與太陽相當(dāng)?shù)暮阈侵校?0%是以雙星的方式存在的——但是質(zhì)量相當(dāng)于0.013至0.075個(gè)太陽（亦即相當(dāng)于13至75個(gè)木星）的褐矮星卻很少擁有伴星。

除此之外，這對雙星竟然還是食雙星，是人類發(fā)現(xiàn)的第二對“褐矮星食雙星”。所謂食雙星是指從地球角度看，這對雙星中的一顆會(huì)定期遮擋另一顆伴星，使得這對雙星定期變暗（就像發(fā)生了日食一樣）。

研究人員是在試圖對這兩顆褐矮星的軌道進(jìn)行研究的過程中偶然發(fā)現(xiàn)這個(gè)星系中存在極軌行星的。研究人員發(fā)現(xiàn)，這對褐矮星似乎在前后“晃動(dòng)”，就像有人在推拉一樣。根據(jù)這一奇怪的動(dòng)力學(xué)特征研究人員推斷那里極有可能存在一顆軌道平面與雙星呈90度夾角的“極軌行星”。雙星的“晃動(dòng)”是其引力影響的結(jié)果。

可見光波段上拍攝的2M1510 AB褐矮星雙星。圖中這對雙星合并呈現(xiàn)為一個(gè)單一的紅點(diǎn)。DESI Legacy Survey / D. Lang (Perimeter Institute)

參考
"Big surprise": astronomers find planet in perpendicular orbit around pair of stars
https://www.eso.org/public/news/eso2508/
Evidence for a polar circumbinary exoplanet orbiting a pair of eclipsing brown dwarfs
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adu0627