臺北市立天文科學教育館

天文學家最近發現一顆軌道相當奇怪的系外行星GJ 3090 b。它繞行母恆星的公轉方向，竟與母恆星自轉方向幾乎相反，形成罕見的「逆行軌道」。一般來說，恆星與行星會從同一個旋轉中的原行星盤誕生，因此通常沿著相近方向旋轉與公轉；若要讓一顆行星的軌道大幅翻轉，往往是受到大質量天體長期的強烈重力擾動。然而，GJ 3090系統中目前沒有發現足以造成這種效果的巨大伴星，讓它的形成過程成為一個謎。

圖說：藝術家筆下的母恆星GJ 3090與行星GJ 3090 b想像圖。圖片來源：NASA/JPL-Caltech/R. Hurt, K. Miller

研究團隊利用智利拉西拉天文臺（La Silla Observatory）口徑3.6公尺望遠鏡上的NIRPS近紅外光譜儀與HARPS可見光光譜儀，共累積約23小時的觀測資料，以NIRPS記錄到GJ 3090 b的6次凌星(transit)，其中4次也由HARPS同步觀測。這顆行星繞著一顆M型矮星運轉，公轉一周只需約2.9天。M型矮星體積小、溫度低，也較為黯淡，卻占銀河系恆星總數約四分之三，因此研究它們周圍的行星，是了解銀河系行星族群的重要途徑。目前GJ 3090系統已知至少有兩顆、可能多達三顆小於海王星的行星，公轉週期都不到16天。

圖說：示意圖中展示了一顆被原行星盤環繞的恆星。恆星形成過程中遺留下來的物質可能會凝聚成行星。圖片來源：NASA/JPL-Caltech

真正讓研究人員困惑的是，GJ 3090 b的公轉軌道與恆星赤道面的夾角約136度，是目前已知軌道傾斜最嚴重的系外行星之一。由於它位在行星系統最內側，而外側行星並沒有出現同樣的軌道翻轉，因此若真有大質量行星或隱藏雙星曾經擾動整個系統，理論上距離較遠的外側行星反而應受到更明顯影響。這使得傳統的重力擾動解釋顯得不太合理。

研究團隊因此提出另一種可能：GJ 3090 b也許從一開始就是在逆向繞轉的環境中形成。年輕恆星誕生後，如果有大量外部氣體與塵埃再次流入系統，可能形成第二個繞轉方向不同的新原行星盤，之後才孕育出這顆逆行行星。由於內側行星的總質量不足以改變母恆星的自轉方向，便可能留下如今高度傾斜的系統結構。如果這個假設成立，代表行星系統的樣貌不一定只由最初的原行星盤決定，恆星誕生後周圍環境持續流入的氣體與塵埃，也可能重新改變整個行星系統的架構。（編輯／蔡承穎）

資料來源：Live Science