為什麼宇宙中有些行星要”逆行“

宇宙中的逆行之謎

打破宇宙的規則

在我們的太陽系裡，所有的大行星都沿著太陽的自轉方向繞太陽公轉，而且公轉的軌道面與太陽的赤道面基本存在於同一個平面上。

科學家認為，這是由於太陽和它的所有行星都形成於同一片由氣體和塵埃組成的分子云中的緣故。在引力的作用下，分子云發生收縮，漸漸變成了一個旋轉著的扁平的盤。由於太陽和行星都由同一個行星盤中的物質所組成，而這些物質又原本都向著同一個方向旋轉，所以導致的結果就是，它們自然而然地存在於同一個平面上，且行星公轉的方向和太陽自轉的方向一致。人們認為，這一原則適用於所有的行星系統中。當一顆天體的公轉方向和其主星的自轉方向一致時，我們便稱為順行，反之則稱為逆行，還有介於二者之間的情況，它們和逆行一起都被認為是宇宙中的例外。

然而，例外總是誘人的。美國加利福尼亞科技學院的約翰？約翰遜和麻省理工學院的喬什溫，熱衷於在新發現的系外行星中尋找例外——那些傾向於逆行的行星。他們採用的方法是測量行星的公轉軌道與其“太陽”的赤道之間形成了多大的角度，如果角度很小，則可認為是順行的；如果角度很大，則表明有些特別；如果角度超過了90°，則表明這顆行星已傾向於逆行了。

與此同時，另一組來自英國的科學家也在做著相同的工作，他們的團隊名為“廣域行星搜尋”。這些科學家忽然宣佈說，他們發現一顆系外行星的公轉軌道與其恆星的赤道面形成了70°的夾角，這顆行星被命名為WASP-14b。約翰遜說：“雖然70°還不能算是逆行，但這已經很特別了。這一現象暗示這種特別的行星在宇宙的其他地方也許確實存在。”

使用昴星團望遠鏡，約翰遜和溫用了一個晚上驗證WASP-14b的執行軌道，方法是觀測其主恆星發出的光的細微變化。當一顆恆星旋轉時，它的一邊會離我們遠去，那邊的光就會發生紅移；而與此相反，這顆星的另一邊則向我們靠近，那裡發出的光就會發生藍移。這樣一來，當一顆行星從恆星的表面經過，且遮擋住了它的光的時候，天文學家便能從紅移和藍移的微妙變化上推算出行星是如何繞著恆星執行的。如果這顆行星首先遮擋住恆星向我們靠近這一邊的光，那麼它就是順行的，反之則應該是逆行的。

終於找到了逆行星

結果是，WASP-14b的公轉軌道與其恆星的赤道面形成的夾角不是70°，而是30°。不過，30°也算特別，因為在我們的太陽系裡，所有大行星的公轉軌道與太陽赤道面形成的夾角平均只有7°。

第二天晚上，這二位科學家開始觀測另外一顆系外行星HAT-P-7b，

沒有想到的是，奇妙的事就在那天晚上發生了：HAT-P-7b是一顆逆行行星！

對於HAT-P-7b，另外一組日本科學家也進行了研究，他們也得到相同的結果。為了避免錯誤，約翰遜和溫花了三週時間檢查他們的觀測結果，他們排除了所有其他的可能，直到認為確定無疑為止。然後，他們寫好論文，準備在《科學》雜誌上公佈他們的研究結果。然而沒有想到的是，他們被告知晚了一步，那組英國科學家又走在了前面。英國科學家曾宣佈說，他們在太陽系以外發現了首個逆行的行星，他們將那顆行星命名為WASP-17b。

這些科學家說，他們的觀測表明，WASP-17b繞恆星執行的方向與恆星自轉的方向完全相反，其傾斜角度與恆星赤道平面的夾角達到了150°，這使它成了一顆十足的逆行行星。

“廣域行星搜尋”團隊的領軍人物是英國基爾大學的大衛？安德森，在發現WASP-17b以前，這個團隊已經發現了16顆系外行星。WASP-17b的半徑是木星的1。5倍～2倍，公轉週期為3。7個地球日，質量只有木星的60％，這表明WASP-17b的密度非常小，只有地球的1／70。而約翰遜和溫發現的HAT-P-7b在一個圓形的軌道上繞它的恆星旋轉，是一顆質量與木星相當的系外行星。

為什麼它們逆行

然而對於逆行，此時的科學家依然只認為它是一種特殊現象，頻繁發現這種天體是不大可能的。被發現的逆行行星便一下子增加到了6顆，這是非常出人意料的事。加利福尼亞大學的天文學家傑奧夫？馬爾西說：“逆行和軌道異常是極其令人震驚的現象，我到現在還覺得難以置信。這些行星的怪異軌道似乎在公然反抗我們從太陽系中學到的每一條規則。”

事實上，在我們的太陽系裡，逆行和與逆行相似的反常現象也有發生。例如土衛九就是逆行的，

而且它的公轉軌道面與其他計程車衛不在一個軌道平面上，所以科學家認為，土衛九並非“土生土長”，而是來自於其他的地方。“卡西尼”號飛越土衛九，它探測到土衛九的物質組成與冥王星相似，主要由冰、岩石和含碳化合物組成。由此人們猜測，土衛九可能來自遠離太陽的極為寒冷的柯伊伯帶。

現在，人們已有很多理論解釋天體的逆行和反常了。一種看法是，行星和衛星在它們的物質盤中形成時的狀況是很混亂的，相對較小的團塊和碎片四處亂飛。在這種情況下，碰撞會發生在三個天體之間，這樣的碰撞十分猛烈，常常使其中的一個天體完全改變了執行的方向。在我們的太陽系中，海衛一是另一顆逆行衛星，

科學家推測，海衛一就是因為受到發生在三個天體之間的碰撞而發生逆行的。由於海王星離柯伊伯帶很近，它能很容易地遭遇到柯伊伯帶天體並把它“俘獲”過來變成自己的衛星。但海衛一是一顆大衛星，其直徑相當於地球直徑的1／5，所以海衛一要被海王星“俘獲”必須執行得很慢。倫敦大學瑪麗女王學院的科學家克雷格？阿格諾和加利福尼亞大學的道格拉斯？漢密爾頓認為，當年的海衛一應該還有一個“夥伴”，它們組成了一個雙星系統。當它們和海王星遭遇時，那個“夥伴”被彈了出去，而海衛一則降低了速度並被海王星“俘獲”了過來。至於那個“夥伴’’是誰，一些科學家認為，它就是冥王星。

科學家解釋說，研究顯示，雙星系統在太陽系中並非稀有之物，有一種看法認為柯伊伯帶中11％的星體是雙星系統，地球附近的小行星也有16％屬於雙星系統。因此，一個雙星系統與海王星相遇是有可能的。

阿格諾在解釋了海王星的奇特軌道後說：“當三個天體的重力遭遇到一起時，逆行的行星也完全有可能像這樣產生。”

逆行“熱木星”挑戰傳統理論

有關行星的逆行還有一種理論認為，有可能是另外一個行星系統的恆星造成的。假若它靠得太近，就有可能改變行星執行的方向。另外一種可能則是恆星自己的自轉方向改變了，它發生了顛倒，於是恆星變成了逆行，而不是行星。有天文學家認為，恆星自轉方向的顛倒可以由恆星間磁場的相互作用而導致，而旋轉的行星盤本身也會產生強烈的磁場，它也有可能改變恆星的自轉方向。

除上述二種理論外，還有一種理論也很好地解釋了天體的逆行現象，這是1962年由日本天文學家古哉由秀提出的。根據這位天文學家的解釋，行星間引力的相互作用以及行星和其他天體之間的相互作用都能夠傾斜行星的執行軌道，這樣的傾斜可以超過90°，甚至最終使行星變成逆行。

由於逆行行星的頻現，科學家對“熱木星”又有了更多的關注和疑問。因為至目前為止，人們發現的逆行行星都是“熱木星”，在人們研究過的“熱木星”中，也至少有一半的軌道是反常的。

“熱木星”是指公轉軌道極為接近其恆星的類木行星。科學家對它們的形成一直充滿疑問，主要是它們的軌道非常接近它們的“太陽”，而其中心的物質組成卻又被認為來自行星系統遠離“太陽”的邊緣。所以科學家認為，這種行星一定事先形成於遠離“太陽”的地方，然後向行星系統的內側遷移，直至穩定於靠近“太陽”的軌道。這個過程是平緩的，因而它們是順行，並且不會阻礙同一系統中岩石行星的形成。

然而，現在的發現使這一理論發生了動搖。逆行“熱木星”的頻繁出現使科學家認為這種行星與類似地球的岩石行星是“不共戴天”的，假如我們的太陽系也有一顆“熱木星”的話，那麼地球的生存就成問題了。“熱木星”的逆行或反常表明，它們的遷移過程曾經很富於戲劇化，是極其劇烈和不安定的。它們可能不斷地遭遇過重力的“博弈”，最後穩定在了一個古怪的軌道上，甚至變成逆行。

事實上，今天我們知道，逆行現象在宇宙中已並不罕見。2010年2月，美國噴氣推進實驗室的一個研究小組發表他們的研究結果說，活動星系中的物質盤與這種星系的中心黑洞之間存在著逆行的關係；而在正常星系中，它們則是順行的。

科學家認為，隨著技術的進步，人類有可能越來越多地發現所謂“奇異”的天體，然而事實上，也許這樣的奇異正是宇宙的常態，而我們的太陽系才是宇宙中真正奇異的存在。馬爾西說：“我們可能會最終發現，在宇宙中，像我們的地球這樣擁有適當的大小，又是岩石行星，同時還沿著圓形的軌道執行一這才是最奇異的。”