這顆行星不應存在：天文學家發現逆繞行的行星

天文學家已確認在一個緊密的聯星系統中，有一顆罕見的逆行軌道行星。

宇宙多數恆星都屬聯星或多星系統，而伴星會使行星形成與維持穩定軌道變困難，特別是繞某顆恆星轉時。香港大學地球科學系及物理系李文海教授領導，與碩士生鄭浩雲合作的國際天體物理學團隊，近日確認極為罕見發現。團隊在南極座ν（nu Octantis）聯星系統發現一顆行星，運行方向與雙星系統公轉方向相反，此稱之為「逆行軌道」（retrograde orbit）。研究也揭示聯星系統演化如何影響這顆行星形成與演化。論文發表於《自然》期刊。

南極座ν聯星系統由兩顆緊密繞行恆星組成。主星ν Oct A為次巨星，質量約太陽1.6倍；伴星ν Oct B約太陽質量一半，兩顆恆星彼此繞行一圈週期為1,050天。早在2004年，紐西蘭拉姆博士（現為研究共同作者）在博士期間就首次發現該系統可能有一顆行星。他分析逕向速度資料時，偵測到一種異常變化，訊號與一顆質量約木星兩倍、繞行主星ν Oct A、週期約400天的類木行星一致。不過，這顆行星長期備受爭議，因據預測軌道寬度，若非採逆行運動，就難聯星引力擾動下維持穩定。由於當時並無類似逆行行星先例，且理論模型也不支持此類行星形成，導致真實性備受質疑。

▲ 南極座ν聯星系統的藝術家想像圖。（Source：The University of Hong Kong）

逆境確認有此行星

為了釐清爭議，團隊用歐洲南方天文台（ESO）La Silla天文台的HARPS高精度逕向速度光譜儀取得最新觀測數據，證實逆行星存在。團隊分析橫跨18年新舊逕向速度資料，發現若要得到穩定的擬合結果，行星軌道必須為逆行，且幾乎與聯星軌道共平面。

另一個研究重點是釐清伴星ν Oct B的性質。依質量判斷，ν Oct B可能是低質量主序星或白矮星。為確認ν Oct B的類型，團隊利用ESO甚大望遠鏡（VLT）SPHERE自適應光學成像儀觀測。觀測時並未偵測到ν Oct B可見訊號，推斷應為極黯淡的白矮星。這顯示聯星系統形成後有劇烈變化，ν Oct B失去大部分質量，進入恆星演化的最終階段。

▲ 動畫展示南極座ν聯星系統（nu Octantis）的行星（ν Oct Ab）和白矮星伴星（ν Oct B）圍繞主星（ν Oct A）運行軌跡。時間長度為5.75年或雙星的兩個軌道週期。行星以和伴星相反方向運行，軌道因受伴星引力作用而偏離克卜勒橢圓軌道。

追溯系統歷史

團隊回溯聯星原始狀態，即兩顆恆星最初質量與軌道參數。發現系統約29億年歷史，ν Oct B最初質量約太陽2.4倍，並於約20億年前演化成為白矮星，分析顯示，這顆行星不可能在兩顆恆星誕生時就同時形成於ν Oct A周圍。

當ν Oct B約20億年前進入白矮星時，拋出物質可能在ν Oct A周圍形成逆行吸積盤，行星可在其中形成；或這顆行星原本繞行聯星系統，後被捕獲至逆行軌道。團隊表示，這或許見證第一個可信的「第二代行星」案例。天文學家持續尋找不同環境系外行星，此研究顯示，位於緊密聯星系統且含演化恆星的行星，可能提供行星形成與演化的獨特線索。

（本文由台北天文館授權轉載；首圖來源：Pixabay）