遙遠系外行星系統的演化揭密

加州大學領導團隊利用遍布全球的天文台和儀器，對系外行星質量、軌道特性和大氣特徵進行迄今最精確測量，揭示 TOI-1136 周圍有高達七顆系外行星，可能對行星形成理論產生重大影響。

TOI-1136是矮星，距地球超過270光年。團隊2019年利用凌日系外行星勘測衛星（TESS）數據對恆星和系外行星初步觀測的後續研究，透過記錄凌日時間變化，首次估算系外行星質量。

▲ 如果TOI-1136系統每個天體都是一隻小鴨，這會非常有趣。（Source：UCI）

最近研究，結合系統表現凌日時間變化（TTV）數據與恆星徑向速度分析，使用加州漢密爾頓山Lick Observatory自動行星搜尋望遠鏡和凱克天文台高解析階梯光柵光譜儀，透過都卜勒效應紅移和藍移探測恆星運動細微變化，有助以前所未有精度確定行星質量。為了獲行星系統準確訊息，團隊使用基於TTV數據的數百個徑向速度測量結果構建電腦模型。結合兩種類型可產生比以往更多知識，雖需大量反覆測試，但開發迄今系外行星文獻最複雜的行星系統模型之一後，團隊對結果非常滿意。

TOI-1136行星數量眾多是激勵團隊進一步研究的因素之一，因當某系統擁有多顆系外行星時，可控制行星演化對宿主恆星的影響，有助專注使這些行星有其特性的個體物理機制，因觀察同系統系外行星可研究經歷相似歷史的行星。以恆星的標準TOI-1136很年輕，只有7億歲，但年輕恆星既困難又特別，因非常活躍。此恆星發展的階段，磁性、黑子和日閃焰更普遍強烈，輻射會衝擊和塑造行星，影響大氣層。

▲ 藝術家對TOI-1136系統的想像圖。（Source：UCI）

TOI-1136的行星TOI-1136 b至TOI-1136 g歸類為亞海王星（sub-Neptune），最小半徑是地球半徑兩倍多，其他行星半徑最大可達地球半徑四倍，與天王星和海王星大小相當，研究顯示所有行星繞TOI-1136運行的時間都不到水星繞太陽一周的88天。TOI-1136行星對地球來說很奇怪，因太陽系沒有完全相同的行星，但對其他行星系統研究越多，就越覺得可能是銀河系最常見的行星類型。

TOI-1136另一個奇怪組成是可能存在但未證實的第七顆行星，研究員檢測到系統另一種共振力的證據，當行星軌道相互靠近，會因重力相互吸引，產生類似鋼琴和弦，行星軌道週期也有類似間隔。當系外行星發生共振，每次拉力方向都相同，可能產生不穩定效應，或特殊情況時使軌道更穩定。

期望藉韋伯太空望遠鏡先進光譜功能深入調查，使天文學家找尋更多知識，特別是行星大氣成分。成果發表於《The Astronomical Journal》期刊。