新的观测结果显示，恒星赤道(右)与行星Beta Pictoris b的轨道平面(中)和环绕该系统的碎片物质延伸盘的平面(左)对齐。信贷:ESO /点拉格朗日;ESO /点拉格朗日/球体财团。信贷:斯蒂芬·克劳斯
天文学家首次测量了一颗遥远的“超级木星”行星的自旋轨道排列，展示了一种技术，可以在理解系外行星系统如何形成和演化的探索中取得突破。
由埃克塞特大学的斯蒂芬·克劳斯教授领导的一个国际科学家团队，对距离地球63光年的系外行星Beta Pictoris b进行了测量。
这颗行星发现于Pictor星座，质量约为木星的11倍，在太阳系中以类似土星的轨道围绕一颗年轻的恒星运行。
这项研究发表在今天(2020年6月29日)的《天体物理学杂志通讯》上，标志着科学家首次测量了一个直接成像的行星系统的自旋轨道对齐。
至关重要的是，这些结果为我们加深对行星系统形成历史和演化的理解提供了新的见解。
克劳斯教授说:“恒星和行星轨道相互对齐的程度告诉我们很多关于行星是如何形成的，以及系统中的多颗行星在它们形成后是否发生了动态的相互作用。”
关于行星形成过程的一些最早的理论是由18世纪著名的天文学家康德和拉普拉斯提出的。他们注意到太阳系行星的轨道彼此对齐，并且与太阳的自转轴对齐，并得出结论，太阳系是由一个旋转的、扁平的原行星盘形成的。
克劳斯教授说:“当发现超过三分之一的近距离系外行星围绕它们的主恒星运行的轨道与恒星赤道不一致时，这是一个重大的惊喜。”
“一些系外行星甚至被发现以与恒星旋转方向相反的方向运行。这些观测结果挑战了行星形成是一个发生在几何薄共面盘上的整齐有序的过程的观点。”
在这项研究中，研究人员设计了一种创新的方法，可以测量由Beta Pictoris旋转引起的小于十亿分之一度的微小空间位移。
研究小组利用VLTI上的重力仪器(GRAVITY instrument)进行了测量，该仪器结合了从相距140米的望远镜发出的光。他们发现恒星的旋转轴与行星Beta Pictoris b及其延伸的碎片盘的轨道轴对齐。
“恒星大气中的气体吸收会导致光谱线的微小空间位移，这可以用来确定恒星旋转轴的方向。研究小组成员、法国格勒诺布尔大学(University of Grenoble)天文学家让-巴蒂斯特·勒布昆(Jean-Baptiste LeBouquin)说。
“挑战在于，这种空间位移非常小:大约是恒星表观直径的1/100，或相当于从地球上看人类在月球上的脚步的大小。”
结果表明，贝塔皮克多利斯星系和我们的太阳系一样排列整齐。这一发现支持将行星间的散射作为轨道倾角的原因，在带有热木星的更奇特的系统中观察到的轨道倾角。
然而，要最终回答这个问题，需要对大量行星系统样本进行观测。该团队提出了一种新的干涉测量仪器，这将使他们能够在更多即将被发现的行星系统上获得这些测量数据。
“VLTI的专用高光谱分辨率仪器可以测量数百颗行星的自旋轨道对齐，包括那些在长周期轨道上的行星。克劳斯教授说，“这将帮助我们回答这样一个问题:什么动力过程塑造了行星系统的架构。”
