氣候變動狂野的系外行星Kepler-413b　上下會擺動

2014/2/17   (6470)   原稿來源: http://www.ettoday.net/news/20

想像你是住在一顆四季變換古怪紊亂，搞得你不知道該如何穿衣生活的行星上，你該怎麼辦？這就是天文學家從克卜勒太空望遠鏡（Kepler space telescope）觀測資料庫中發現之新系外行星可能會有的景象。這顆極不穩定的系外行星編號為Kepler-413b，位在天鵝座方向，距離約2300光年。

Kepler-413b環繞一對橘矮星和紅矮星組成的雙星公轉，公轉一周約66天。不過它的自轉軸會進動（precesse），即自轉軸指向會隨著時間繞著公轉軌道面法線而轉動，在11年內的變動幅度高達30度之多，在一般人的有生之年就可以明顯看出它的軌道已經改變。
此外，其自轉軸相對於公轉面法線的傾角也會上下擺動（wobble），使得這顆行星的季節變換又快又古怪。相較之下，地球自轉軸傾角約23.5度，進動週期約26000年，而自轉軸擺動的角度僅有1~2度左右，變動量算是相當溫和。

不過，Kepler-413b的氣溫其實比想像的高，不太適合生物生存。這是因為它的公轉軌道位在其母恆星的適居區以內，此處溫度將使水會以水蒸汽的型態存在。此外這顆行星是顆氣體巨行星，質量為地球的65倍，介在海王星（17倍地球質量）和土星（95倍地球質量）之間，因此不適合居住。

除了自轉軸進動與擺動之外，這顆行星的公轉軌道面也不太尋常，它相對於Kepler-413這對雙星的軌道面有約為2.5度的傾角，使得在長達11年的期間，這顆行星公轉軌道也有上下擺動的情形發生。

克卜勒太空望遠鏡以「凌日法（transit）」進行觀測，即當行星經過母恆星前方時，會因遮蔽而讓母恆星的亮度微量減少。太空望遠鏡科學研究所（Space Telescope Science Institute，STScI）天文學家科斯托夫（Veselin Kostov）等人就是從這個資料庫中發現Kepler-413b。在1500多天的觀測中，在頭180天中總共發現3次凌日現象，但隨後約800天卻一次凌日現象都沒有，最後一段日子又有5次凌日現象。

由於其公轉軌道有擺動的關係，所以Kepler-413b的公轉軌道相對於地球觀察者上下移動；而這個移動的幅度大到足以讓它錯失好幾次從恆星前方通過的機會，所以並不是每66天一定會發生一次凌日現象。根據目前已知的軌道計算，Kepler-413b下一次要再發生凌日現象得等到2020年，這是因為不僅它的軌道有擺動現象，而且它所環繞的這對雙星，兩顆都是直徑不大的矮星，再加上這顆行星的公轉軌道面並不是正好側面面對地球，而是稍有傾斜，因此凌日發生得並不頻繁。

天文學家們尚不清楚為何這顆行星的軌道變動會如此之大，且與雙星互繞的軌道面有一夾角而非在同一平面上。他們猜測或許這個系統裡還有另一顆行星，或是鄰近還有第三顆與它們之間有重力交互作用的恆星，因而對Kepler-413b的軌道造成擾動；只是現在恰好處在無法觀察到這顆未知行星的時期，或是還沒有確認哪一顆恆星與它們是重力相關的。這也是Kostov等人下一步想要確認知道的事。