π 巨爵座星系内行星间的显著相互倾角

测量多行星系外系统的几何结构可以深入了解其动力学历史和行星形成过程。此类测量对于通过径向速度和凌星等间接技术探测到的系统而言具有挑战性，迄今为止仅对少数系统进行了测量。我们旨在约束 π 巨爵座系统外行星的轨道几何结构，该系统的宿主为距离 18.3 pc 的 G0V 型恒星，拥有一颗宽轨道超级木星（M sin i = 10.02±0.15 M_Jup，周期 5.7 年）和一颗内凌星超级地球（M=4.82±0.85 M_⊕，周期 6.3 天）。我们结合 Hipparcos 和 Gaia 卫星的天体测量数据与精确确定的光谱轨道，试图约束外行星轨道平面的倾角。我们测得 π 巨爵座 b 的轨道平面倾角为 i_b=49.9_{-4.5}^{+5.3} 度，从而直接测得其特征质量为 13.01_{-0.95}^{+1.03} M_Jup。我们发现两颗行星的轨道平面之间存在显著的相互倾角；在考虑 π 巨爵座 c 轨道未知的位置角后，i_mut 的 95% 可信区间介于 34.5° 和 140.6° 之间，强烈排除该系统中两行星共面的情形。所有轨道在现今构型下均稳定，且行星 c 的偏心率长期振荡被广义相对论进动抑制。行星 c 可能经历了由 Kozai-Lidov 循环触发的高偏心率潮汐迁移，但涉及盘迁移或原位形成的动力学历史也不能被排除。尽管如此，该系统提供了首个直接证据，表明具有大相互倾角的巨行星在一些超级地球系统的起源和演化中发挥着作用。