在2008年發現的HR 8799恆星系統,位於129光年之外,它有四顆比木星還大的行星,即HR 8799行星b、c、d和e。它們的自轉週期到目前為止還從未被觀測過。
這一突破是由一個科學家團隊實現的,該團隊開發了一種儀器,能夠以光譜解析度觀測已知的系外行星,其詳細程度足以讓天文學家破解行星旋轉的速度。
天文學家利用天文望遠鏡最新的行星成像儀,發現HR 8799行星d和e的最低旋轉速度分別為10.1公里/秒和15公里/秒。這意味著一天的時間可能短到3個小時,也可能長達24小時,這取決於目前尚未確定的HR 8799行星的軸向傾斜。因此而言,木星上的一天會持續近10個小時,其旋轉速度約為12.7公里/秒。
至於另外兩顆行星,該小組能夠將HR 8799 c的自旋限制在小於14公里/秒的上限;b行星的自轉目前還沒有定論。
透過這一科學研究成果,我們能夠獲得HR 8799系外行星有史以來最高的光譜解析度觀測,這使我們能夠以比以往任何時候都更精細的粒度來研究它們,並解開了對這四顆行星是如何形成的,以及氣體巨行星是如何在整個宇宙中發展的更深入理解的關鍵。
一顆行星自轉的速度能讓我們瞭解它的形成歷史。由一顆新生恆星噴出的氣體和塵埃所產生的行星,當它們積累更多的物質並生長時,它們開始更快地旋轉。人們認為行星磁場會減緩並限制它們的旋轉速度。當這個完全形成的行星被吸走並冷卻後,它又旋轉了起來。
HR 8799行星d和e的自旋與行星的磁場在它們出生的年代對它們的自旋起了抑制作用的理論是一致的。自旋測量還暗示了這樣一種觀念,即質量較低的行星旋轉得更快,因為它們受到磁製動的影響較小,這可能會告訴我們它們是如何形成的。
這一可能的趨勢還沒有得到證實;要驗證這一趨勢,需要更多的低質量同伴的自旋測量。該研究目標是在HR 8799行星、太陽系中的巨大行星木星和土星以及其他已知的超級木星和棕矮星的自轉週期之間找到共同的聯絡。
有了足夠的自旋測量,我們就能識別出推動行星形成的物理過程是如何運作的趨勢。