系外行星與天體生物學

行星遷移

我們曾以為行星就老老實實待在它出生的地方。後來卻發現,有些巨行星緊貼著恒星,比水星貼太陽還近——那些地方太熱,根本造不出這樣的世界。一定是什麼把它們挪了過去。行星遷移這一觀念是說:行星形成之後並不固守原地,它會因為推拉周圍的氣體和碎屑而向內(有時向外)盤旋,漂到一條新軌道上,就像一個蹬開池壁的游泳者,最終停在了與出發處不同的地方。

當氣體盤還在時,年輕行星的重力會在周圍氣體中激起螺旋形的尾跡。這些尾跡反過來拽住行星,而這股拽力通常略不平衡,會抽走行星的軌道能量,使它緩緩沉向恒星——這正是那種氣體驅動的遷移,能把一顆巨行星從雪線之外一路帶進灼熱的近軌道。遷移也可能發生得更晚、更突兀:當行星彼此之間、或與殘餘碎屑之間發生重力散射時,會把一些拋向內側、一些拋向外側,還有一些乾脆甩出系統之外。漂移的幅度可以極大——達到行星出生距離的許多倍。

遷移重塑了我們對行星系統的整套圖像。它解釋了熱木星(在我們發現它們的地方本不可能形成的巨行星)、被鎖在共振中的緊密行星鏈,以及我們所見軌道的驚人多樣性。它也讓一切變得複雜:一顆行星如今的地址,未必能說明它是在哪裡組裝的,所以解讀一個系統的歷史,如今不僅要釐清行星如何形成,還要釐清它們此後漂得多遠、遷徙得多激烈。

TRAPPIST-1 那七顆地球大小的行星,排成一條整齊的共振鏈,每一對都以穩定的節拍牽引著下一對。這種井然的排列,被認為是溫和的、氣體驅動的遷移留下的指紋——在盤消散之前,它把這些行星趕到了齊步走的步調上。

許多行星並不是在我們如今發現它們的地方形成的——是遷移把它們挪了過去。

由於行星可能遷移得很遠,一顆行星當前的軌道並不能可靠地指出它的出生地;要還原這段歷史,確實很難。

又稱
orbital migrationdisk migration轨道迁移盘迁移