六恆星系統，隨地心引力起舞，你見過嗎？

天文學家已經發現了非凡的太陽系，一個圍繞著鄰近恆星執行的行星系統。首先，那裡至少發現了6顆行星。另外，外部的那五顆行星繞著恆星同步執行，好似舞蹈演員們隨著地心引力的有節奏地起舞著。

優美的TOI-178軌道共振動畫截圖圖源： ESO/L。 Calçada

這顆恆星被稱為TOI-178，它距離地球200光年，渺小的像一根頭髮。TOI是TESSObject of Interest的縮寫，是一顆外行星勘測人造衛星（TESS又是TransitingExoplanet SurveySatellite的縮寫）檢測到的具有候選行星的恆星（使TOI成為一個嵌入縮寫的縮寫詞；這並不重要，但出於某種原因，它們讓我崩潰）。

TESS衛星探測器圖源：百度百科

當被觀測行星直接透過其母恆星前面時，會產生一個迷你的食，我們稱之為凌，只有當我們看到軌道邊緣時才會發生這種情況。因此TESS去尋找那些週期性的亮度減弱現象來探測行星。除那之外，行星的時期（行星的年份）和它的大小也能被找到— 更大的行星會阻擋更多的光。

當天文學家分析TESS對TOI-178的觀測時，他們發現有6顆行星繞恆星執行，而外5顆行星的執行週期互為簡單倍數。

這些行星透過TOI-178g被命名為TOI-178b（第一個被發現的行星是由恆星的名字加上一個小寫字母b命名的）。按照行星和地球的日曆計算，行星的週期依次是b=1。91， c = 3。24， d = 6。56， e = 9。96， f = 15。23， and g = 20。71。

來看看這些數字：d行星繞恆星軌道的執行週期近似c行星的兩倍，也就是說c繞恆星轉兩圈的時間d繞著軌道轉一圈。e行星的週期是c的三倍，所以行星c每轉3圈，e轉一圈。行星f每轉2圈，e轉3圈。還有，g每轉3圈，f轉4圈。

當一顆行星有簡單倍數的執行週期時（一個數字可以被表示為一個分數和兩個整數，比如2/3或者5/4）我們說它們在共振。在這種情況下，這是一個帶著所有外5顆行星在簡單倍數週期裡執行的共振鏈。

演示動畫

這個TOI-178系統的動畫展示出一種無論何時外5顆行星中的一顆完成一半或者全軌道的步調，每一顆行星都帶有一種不同的步調。因為行星軌道的週期是互為簡單倍數的，這種模式有規律地重複。圖源：ESO/L。 Calçada

我們瞭解幾個這樣的系統；加上TOI-178系統數量達到5個。從某種意義上來說，它們的形成是很自然的，也很容易。行星從恆星周圍的氣體和塵埃盤中形成，當它們的星盤相互作用時，他們的軌道會隨之變化。它們傾向於慢慢地靠近恆星。但當這種情況發生時，它們會進入共振模式，並且它們之間的引力相互作用會增強共振。如果一個行星移動太快，外面那顆行星會把它往回拉一點，反之亦然。

另一方面，當你有一個像這樣的五行星在一條鏈上的模型，那也是一個很易碎的玩意；如果有一顆星球稍微有一點偏離，它都會完全脫離舞蹈軌跡，行星的週期將發生變化，擾亂共振。關於它們是如何形成的，有話這樣說道：讓它們進入軌道這肯定是一個相對溫和的過程。如果這來了個大行星猛拉它們，那就會破壞鏈條。這顆恆星大概70億歲，所以這個系統已經穩定了很長一段時間。

我會注意到這些行星是非常接近它們的母恆星的，這就是我們所說的k型星。它們比太陽更小更冷。但它們也離得很近，被恆星灼烤著。

地球（左）和海王星（右）之間的大小比較 圖源：NASA / jcpag2012 at wikimedia

凌也能告訴我們行星的大小。從恆星按順序來看，行星的大小相對於地球來說依次是b= 1。18， c = 1。71， d = 2。64， e = 2。17， f = 2。38， g =2。91。它們都比地球大，但比海王星小，所以我們叫它們低端的超級地球和高階的迷你海王星。但是它們全都混在一起。在我們的太陽系中，較小的行星繞最近的軌道執行，大的都較遠。不是前面提到的那種混亂的情況。

奇怪。但還有更多。為了測量這顆恆星的反射速度，天文學家用其它望遠鏡跟蹤了這一發現，這會告訴我們行星的質量（當它們繞著恆星執行時，它們會拉著恆星，那使恆星陷入一個複雜的模式；行星的質量越大，恆星就越難拉住它們）。

如果你計算這些行星的密度（質量除以體積），那就更復雜了。就地球的密度而言（每立方厘米約5。5克，或者說是水密度的5。5倍），按順序，TOI-178的行星密度為b = 0。91， c = 0。9， d = 0。15， e = 0。39， f = 0。58， g =0。19。所以裡面的兩顆行星比地球的密度低，但是d更低，e比d密度大得多，f密度也比d密度大，然後g更低。這些資料參差不齊。

描繪了六行星系統圍繞恆星TOI-178的作品

圖源：ESO/L。Calçada/spaceengine

密度很重要，因為它會告訴你行星的種類。天然氣巨星的密度高達0。2左右個地球的密度，岩石/金屬行星跟地球密度相近。我們可以看到它們的順序是混亂的，跟我們太陽系完全不同。這很難解釋，而且告訴著我們一些關於地球是如何形成的資訊。我們只是還不知道到底是什麼。

我很高興我們發現的這些系統都跟我們的不同。我本來打算說“奇怪”，但我想知道（原因）。如果一個系統的距離只有200光年遠，那意味著像這樣的系統是很常見的；如果它們非常罕見，在這麼近距離可能性極小。

或許我們也是個奇怪的系統。我認為那也是值得興奮的。可能我們看起來覺得很正常，那是因為我們已經習慣了，這就是我們觀點的基礎。

如果那裡有道德課，呃，或許我們更應該多聽聽宇宙的聲音。