宇宙中为什么有些行星要”逆行“ 宇宙中的逆行之谜打破宇宙的规则在我

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宇宙中的逆行之谜

打破宇宙的规则

在我们的太阳系里，所有的大行星都沿着太阳的自转方向绕太阳公转，而且公转的轨道面与太阳的赤道面基本存在于同一个平面上。

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科学家认为，这是由于太阳和它的所有行星都形成于同一片由气体和尘埃组成的分子云中的缘故。在引力的作用下，分子云发生收缩，渐渐变成了一个旋转着的扁平的盘。由于太阳和行星都由同一个行星盘中的物质所组成，而这些物质又原本都向着同一个方向旋转，所以导致的结果就是，它们自然而然地存在于同一个平面上，且行星公转的方向和太阳自转的方向一致。人们认为，这一原则适用于所有的行星系统中。当一颗天体的公转方向和其主星的自转方向一致时，我们便称为顺行，反之则称为逆行，还有介于二者之间的情况，它们和逆行一起都被认为是宇宙中的例外。

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然而，例外总是诱人的。美国加利福尼亚科技学院的约翰?约翰逊和麻省理工学院的乔什温，热衷于在新发现的系外行星中寻找例外--那些倾向于逆行的行星。他们采用的方法是测量行星的公转轨道与其“太阳”的赤道之间形成了多大的角度，如果角度很小，则可认为是顺行的;如果角度很大，则表明有些特别;如果角度超过了90°，则表明这颗行星已倾向于逆行了。

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与此同时，另一组来自英国的科学家也在做着相同的工作，他们的团队名为“广域行星搜索”。这些科学家忽然宣布说，他们发现一颗系外行星的公转轨道与其恒星的赤道面形成了70°的夹角，这颗行星被命名为WASP-14b。约翰逊说:“虽然70°还不能算是逆行，但这已经很特别了。这一现象暗示这种特别的行星在宇宙的其他地方也许确实存在。”

使用昴星团望远镜，约翰逊和温用了一个晚上验证WASP-14b的运行轨道，方法是观测其主恒星发出的光的细微变化。当一颗恒星旋转时，它的一边会离我们远去，那边的光就会发生红移;而与此相反，这颗星的另一边则向我们靠近，那里发出的光就会发生蓝移。这样一来，当一颗行星从恒星的表面经过，且遮挡住了它的光的时候，天文学家便能从红移和蓝移的微妙变化上推算出行星是如何绕着恒星运行的。如果这颗行星首先遮挡住恒星向我们靠近这一边的光，那么它就是顺行的，反之则应该是逆行的。

终于找到了逆行星

结果是，WASP-14b的公转轨道与其恒星的赤道面形成的夹角不是70°，而是30°。不过，30°也算特别，因为在我们的太阳系里，所有大行星的公转轨道与太阳赤道面形成的夹角平均只有7°。

第二天晚上，这二位科学家开始观测另外一颗系外行星HAT-P-7b，

没有想到的是，奇妙的事就在那天晚上发生了:HAT-P-7b是一颗逆行行星!

对于HAT-P-7b，另外一组日本科学家也进行了研究，他们也得到相同的结果。为了避免错误，约翰逊和温花了三周时间检查他们的观测结果，他们排除了所有其他的可能，直到认为确定无疑为止。然后，他们写好论文，准备在《科学》杂志上公布他们的研究结果。然而没有想到的是，他们被告知晚了一步，那组英国科学家又走在了前面。英国科学家曾宣布说，他们在太阳系以外发现了首个逆行的行星，他们将那颗行星命名为WASP-17b。

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这些科学家说，他们的观测表明，WASP-17b绕恒星运行的方向与恒星自转的方向完全相反，其倾斜角度与恒星赤道平面的夹角达到了150°，这使它成了一颗十足的逆行行星。

“广域行星搜索”团队的领军人物是英国基尔大学的大卫?安德森，在发现WASP-17b以前，这个团队已经发现了16颗系外行星。WASP-17b的半径是木星的1.5倍~2倍，公转周期为3.7个地球日，质量只有木星的60%，这表明WASP-17b的密度非常小，只有地球的1/70。而约翰逊和温发现的HAT-P-7b在一个圆形的轨道上绕它的恒星旋转，是一颗质量与木星相当的系外行星。

为什么它们逆行

然而对于逆行，此时的科学家依然只认为它是一种特殊现象，频繁发现这种天体是不大可能的。被发现的逆行行星便一下子增加到了6颗，这是非常出人意料的事。加利福尼亚大学的天文学家杰奥夫?马尔西说:“逆行和轨道异常是极其令人震惊的现象，我到现在还觉得难以置信。这些行星的怪异轨道似乎在公然反抗我们从太阳系中学到的每一条规则。”

事实上，在我们的太阳系里，逆行和与逆行相似的反常现象也有发生。例如土卫九就是逆行的，

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而且它的公转轨道面与其他的士卫不在一个轨道平面上，所以科学家认为，土卫九并非“土生土长”，而是来自于其他的地方。“卡西尼”号飞越土卫九，它探测到土卫九的物质组成与冥王星相似，主要由冰、岩石和含碳化合物组成。由此人们猜测，土卫九可能来自远离太阳的极为寒冷的柯伊伯带。

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现在，人们已有很多理论解释天体的逆行和反常了。一种看法是，行星和卫星在它们的物质盘中形成时的状况是很混乱的，相对较小的团块和碎片四处乱飞。在这种情况下，碰撞会发生在三个天体之间，这样的碰撞十分猛烈，常常使其中的一个天体完全改变了运行的方向。在我们的太阳系中，海卫一是另一颗逆行卫星，

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科学家推测，海卫一就是因为受到发生在三个天体之间的碰撞而发生逆行的。由于海王星离柯伊伯带很近，它能很容易地遭遇到柯伊伯带天体并把它“俘获”过来变成自己的卫星。但海卫一是一颗大卫星，其直径相当于地球直径的1/5，所以海卫一要被海王星“俘获”必须运行得很慢。伦敦大学玛丽女王学院的科学家克雷格?阿格诺和加利福尼亚大学的道格拉斯?汉密尔顿认为，当年的海卫一应该还有一个“伙伴”，它们组成了一个双星系统。当它们和海王星遭遇时，那个“伙伴”被弹了出去，而海卫一则降低了速度并被海王星“俘获”了过来。至于那个“伙伴’’是谁，一些科学家认为，它就是冥王星。

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科学家解释说，研究显示，双星系统在太阳系中并非稀有之物，有一种看法认为柯伊伯带中11%的星体是双星系统，地球附近的小行星也有16%属于双星系统。因此，一个双星系统与海王星相遇是有可能的。

阿格诺在解释了海王星的奇特轨道后说:“当三个天体的重力遭遇到一起时，逆行的行星也完全有可能像这样产生。”

逆行“热木星”挑战传统理论

有关行星的逆行还有一种理论认为，有可能是另外一个行星系统的恒星造成的。假若它靠得太近，就有可能改变行星运行的方向。另外一种可能则是恒星自己的自转方向改变了，它发生了颠倒，于是恒星变成了逆行，而不是行星。有天文学家认为，恒星自转方向的颠倒可以由恒星间磁场的相互作用而导致，而旋转的行星盘本身也会产生强烈的磁场，它也有可能改变恒星的自转方向。

除上述二种理论外，还有一种理论也很好地解释了天体的逆行现象，这是1962年由日本天文学家古哉由秀提出的。根据这位天文学家的解释，行星间引力的相互作用以及行星和其他天体之间的相互作用都能够倾斜行星的运行轨道，这样的倾斜可以超过90°，甚至最终使行星变成逆行。

由于逆行行星的频现，科学家对“热木星”又有了更多的关注和疑问。因为至目前为止，人们发现的逆行行星都是“热木星”，在人们研究过的“热木星”中，也至少有一半的轨道是反常的。

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“热木星”是指公转轨道极为接近其恒星的类木行星。科学家对它们的形成一直充满疑问，主要是它们的轨道非常接近它们的“太阳”，而其中心的物质组成却又被认为来自行星系统远离“太阳”的边缘。所以科学家认为，这种行星一定事先形成于远离“太阳”的地方，然后向行星系统的内侧迁移，直至稳定于靠近“太阳”的轨道。这个过程是平缓的，因而它们是顺行，并且不会阻碍同一系统中岩石行星的形成。

然而，现在的发现使这一理论发生了动摇。逆行“热木星”的频繁出现使科学家认为这种行星与类似地球的岩石行星是“不共戴天”的，假如我们的太阳系也有一颗“热木星”的话，那么地球的生存就成问题了。“热木星”的逆行或反常表明，它们的迁移过程曾经很富于戏剧化，是极其剧烈和不安定的。它们可能不断地遭遇过重力的“博弈”，最后稳定在了一个古怪的轨道上，甚至变成逆行。

事实上，今天我们知道，逆行现象在宇宙中已并不罕见。2010年2月，美国喷气推进实验室的一个研究小组发表他们的研究结果说，活动星系中的物质盘与这种星系的中心黑洞之间存在着逆行的关系;而在正常星系中，它们则是顺行的。

科学家认为，随着技术的进步，人类有可能越来越多地发现所谓“奇异”的天体，然而事实上，也许这样的奇异正是宇宙的常态，而我们的太阳系才是宇宙中真正奇异的存在。马尔西说:“我们可能会最终发现，在宇宙中，像我们的地球这样拥有适当的大小，又是岩石行星，同时还沿着圆形的轨道运行一这才是最奇异的。”