【宇宙科普】科學家發現「完美的太陽系」，所有行星完美共振，是誰操縱的
在這個無限廣袤的宇宙裡，幾乎沒有任何天體能夠不受影響地獨自運行。只要是處在一個相同系統中的天體，彼此之間就可能有相互影響的作用存在。
當一個系統只有兩個天體的時候，它們的運動模式可以很好地被科學家計算出來。一旦這個系統中出現了第三個天體，構成了所謂的三體系統，問題就變得非常複雜了。而隨著天體數量進一步增加，在更長的時間尺度上計算其運行規律，就成了不可能的事。
尤其是對於太陽系這樣的系統來說，看似每顆行星都在穩定運行，但這只不過是在幾十年、幾百年的小時間尺度上推算的。要知道，在太陽系剛剛形成的時候，所有行星的軌道都不穩定。尤其是木星這個大哥，四處亂竄，以至於其他行星在它的引力下也不斷地發生軌道遷移。在這個過程中，大量的天體碰撞不斷上演，
在宇宙中，想找到一個多體系統穩定運行的概率實在太低了。然而，就在幾個月前，科學家還真的發現了這樣一個系統，實在令人不敢相信。
在88光年以外，有一顆名為HD 158259的恒星。這顆恒星的質量只比太陽大一點，
經過長達7年的觀測，科學家們發現了這個系統的不同尋常之處：這六顆行星居然以一種完美的軌道共振方式繞著HD 158259公轉！科學家們形容說，這些行星就像是一段美妙音樂中的不同音節，雖然每一部分可能有快有慢，但是都遵從著相同的節奏。
所謂的軌道共振，就是指兩個天體同時繞第三個天體進行公轉，並且在引力的作用下二者的週期達到某個完美的整數比的現象。在太陽系內，軌道共振的現象比較常見，比如海王星和冥王星，就達成了3:2的軌道共振，海王星每公轉3圈的同時，冥王星也能完成2圈的公轉。又或者木星的衛星木衛一、木衛二和木衛三的公轉週期，也達成了1:2:4的完美共振。
除此之外，科學家們此前也在其他的系外行星上發現了軌道共振的現象。但是，像HD 158259系統中這樣6顆行星都形成軌道共振的情況，還是令科學家們驚歎不已。
對於科學家們來說，觀測這些行星的軌道週期並不是難事。利用法國南部上普羅旺斯天文臺的SOPHIE光譜儀和淩日外行星勘測衛星（TESS），
他們發現，這個系統中的行星軌道都非常緊密，和太陽系大不相同。而且，這六顆行星之間的每一顆和下一顆的軌道週期都達到了2:3的比例，也就是說，每一顆行星公轉2圈的同時，它外面的下一顆行星也恰好完成了3圈公轉。
最內側的HD 158259 b是一顆質量為地球2.2倍的巖石行星，它繞宿主恒星公轉的週期是2.17天。而下一顆行星HD 158259 c的公轉週期，則是3.4天，此後依次是5.2天、7.9天、12天和17.4天。這個週期本來就值得注意，因為最外側的HD 158259 g的公轉週期，也只有太陽系最內側水星的1/5，可見這個系統的行星軌道的確是非常緊湊。
研究人員還注意到，這些行星的公轉週期絕不只是在這方面令人震驚。簡單計算可以發現，它們之間公轉週期的比例達到了1.57、1.51、1.53、1.51和1.44，雖然說不上是完美的2:3，但已經相當接近，
正所謂外行看熱鬧，內行看門道，普通人看到這樣的現象只能當作茶餘飯後的談資來聊一聊，對於科學家來說就不一樣了。研究人員認為，這個現象是我們瞭解行星系統形成機制和演化歷程的重要證據，可以讓我們更加完善現有的天體物理學模型。
軌道共振背後的機制日內瓦大學的天文學家Stephane Udry向我們解釋說：「在已知的幾個比較緊湊的系統中，也有些行星處於或者接近軌道共振的狀態，比如TRAPPIST-1或開普勒-80。我們認為，這種系統中的行星都是在距離恒星比較遠的地方形成、然後才向恒星方向遷移的。在這種情況中，軌道共振扮演了非常重要的角色。」
具體來說，這些行星都是形成於一個原始行星盤的，隨著這些行星胚胎生長和向內的遷移，彼此之間的引力作用開始相互影響，它們的軌道共振現象就是在這樣的過程中逐步形成的。
按說如果它們的軌道週期比例都是精確的2:3，那就更完美了，為何都只是在這個數字附近徘徊呢？
研究人員指出，這是因為隨著原始行星盤的殘餘物質消散，也會給軌道共振造成破壞，這個破壞說大不大，說小不小，造成了我們看到的HD 158259系統中六顆行星之間軌道共振比例的小偏差。
正如Hara所說的那樣：「現在的週期比與3:2這個數值之間的偏差，蘊藏著大量的資訊。我們一手掌握著這些資料，另一手抓著潮汐效應模型，就可以在未來的研究中更好地約束行星之間的結構。總而言之，這個系統中的現象給我們提供了一個瞭解其形成機制的契機。」
這個現象是我們瞭解行星系統形成機制和演化歷程的重要證據，可以讓我們更加完善現有的天體物理學模型。 軌道共振背後的機制日內瓦大學的天文學家Stephane Udry向我們解釋說：「在已知的幾個比較緊湊的系統中，也有些行星處於或者接近軌道共振的狀態，比如TRAPPIST-1或開普勒-80。我們認為，這種系統中的行星都是在距離恒星比較遠的地方形成、然後才向恒星方向遷移的。在這種情況中，軌道共振扮演了非常重要的角色。」
具體來說，這些行星都是形成於一個原始行星盤的，隨著這些行星胚胎生長和向內的遷移，彼此之間的引力作用開始相互影響，它們的軌道共振現象就是在這樣的過程中逐步形成的。
按說如果它們的軌道週期比例都是精確的2:3，那就更完美了，為何都只是在這個數字附近徘徊呢？
研究人員指出，這是因為隨著原始行星盤的殘餘物質消散，也會給軌道共振造成破壞，這個破壞說大不大，說小不小，造成了我們看到的HD 158259系統中六顆行星之間軌道共振比例的小偏差。
正如Hara所說的那樣：「現在的週期比與3:2這個數值之間的偏差，蘊藏著大量的資訊。我們一手掌握著這些資料，另一手抓著潮汐效應模型，就可以在未來的研究中更好地約束行星之間的結構。總而言之，這個系統中的現象給我們提供了一個瞭解其形成機制的契機。」