我們能預測一個系統(tǒng)是否會有巨行星嗎？
來源：骨軟筋酥網(wǎng)
時間：2025-12-08 06:02:32
具有系外行星系統(tǒng)的多顆恒星的可視化。來源：歐空局/C.Carreau
（神秘的個系地球uux.cn）據(jù)今日宇宙（安迪·托馬威克）：預測是科學努力的標志之一。科學家為能夠根據(jù)輸入預測物理現(xiàn)實而自豪。統(tǒng)否因此，巨行毫不奇怪，預測圣母大學的個系一組科學家開發(fā)了一種理論，可以用來預測系外行星系統(tǒng)邊緣存在巨大行星。統(tǒng)否
該理論由Matthias He和Lauren Weiss開發(fā)，巨行并發(fā)布在arXiv預印服務(wù)器上，預測它基于合成兩個數(shù)據(jù)集，個系盡管它們是統(tǒng)否通過尋找相同的東西而創(chuàng)建的，但以非常不同的巨行方式進行。系外行星搜索者使用兩種基本類型的預測搜索方法來尋找行星——凌日和徑向速度測量。
凌日計算的個系是一顆行星從它面前經(jīng)過時恒星亮度的下降。使用凌日的統(tǒng)否望遠鏡，如開普勒，特別擅長于尋找系外行星系統(tǒng)“內(nèi)部”快速移動的行星——通常是因為這些行星在恒星前面快速移動，可能會在觀測窗口中多次在主恒星前面移動。然而，他們不太擅長捕捉可能存在于1 AU以外的長周期行星——相當于木星、土星和外太陽系其他部分的系外行星。
這就是徑向速度(RV)測量的來源。像W.M .凱克天文臺這樣的望遠鏡，在那里進行了一些最高保真度的RV測量，在探測那些較大的系外行星方面要好得多，因為它們對它們的恒星有更大的影響。RV測量計算當受到圍繞恒星運動的系外行星的影響時，恒星抖動的程度。該系外行星不一定要移動到恒星前面，這種方法才能奏效——事實上，如果它直接移動到恒星和地球之間，那么該方法就根本不起作用。但是，如果它將恒星拉向一側(cè)，作為其橢圓軌道的一部分，凱克和其他類似的望遠鏡可以計算到行星的距離，以及它的預期質(zhì)量，所有這些都來自宿主恒星的移動量。
直到最近，凌日系外行星調(diào)查的數(shù)據(jù)集和使用RV的數(shù)據(jù)集是分開的，這在天文學家對這兩種方法如何讀取同一系統(tǒng)的理解上留下了明顯的差距。因此，圣母大學的研究人員開發(fā)了開普勒巨行星調(diào)查，該調(diào)查結(jié)合了開普勒和凱克的數(shù)據(jù)，分析了63個不同的系外行星系統(tǒng)。這些系統(tǒng)中的大多數(shù)行星最初是通過凌日發(fā)現(xiàn)的，但樣本系統(tǒng)中的177顆行星中約有20顆是通過RV發(fā)現(xiàn)的。
通過他們的綜合數(shù)據(jù)集，研究人員觀察了潛在的指示標記，這些標記可能表明系外行星系統(tǒng)在更遠處有一顆巨大的行星。最明顯的地方，比如有多少內(nèi)行星，這些行星有多大，并沒有產(chǎn)生很多結(jié)果。內(nèi)行星的數(shù)量和大小與系統(tǒng)中任何外行星的存在沒有明顯的關(guān)聯(lián)。
然而，與一個不太為人所知的系外行星指標——它們的間隙復雜性——有著統(tǒng)計上的顯著相關(guān)性。基本上，間隙復雜性衡量了行星軌道之間的空間在不同行星之間的差異。具有低間隙復雜性系統(tǒng)將具有非常均勻間隔的行星，而具有高間隙復雜性的系統(tǒng)將具有隨機間隔的行星。研究人員發(fā)現(xiàn)，更高的間隙復雜性顯著增加了一個系統(tǒng)在其外太陽系中擁有一顆巨大行星的可能性——這種行星可以通過RV方法找到，但不能通過凌日找到。
這種方法的一個缺點是，要真正計算內(nèi)部系統(tǒng)的間隙復雜性，他們只需分析有三個內(nèi)部行星的系統(tǒng)(因此軌道之間至少有兩個“間隙”)。這將63個系統(tǒng)樣本中具有此功能的系統(tǒng)總數(shù)限制為4個。然而，他們還發(fā)現(xiàn)，如果你將氣體巨人納入復雜性計算，至少對于內(nèi)太陽系中只有兩顆行星的系統(tǒng)來說，同樣的邏輯也適用于間隙復雜性。
統(tǒng)計顯著性的確是證明科學理論的黃金標準——但是四個樣本的總量絕對可以改進。數(shù)據(jù)合成，比如Drs所做的工作，他和Weiss是開始抓取更多數(shù)據(jù)的絕佳場所。因此，隨著越來越多的系外行星系統(tǒng)被發(fā)現(xiàn)，將有更多的機會來證明這一理論，并開始了解巨型行星的形成對系外行星系統(tǒng)形成的影響。
