天文学家一直怀疑行星的质量与其自转速度之间存在联系。在我们自己的太阳系中，木星和土星就是显著的例子。尽管它们体积巨大，但两者都在大约10小时内完成一次完整自转，并占据了太阳系总自转能量的大部分。

为了测试这种关系是否延伸到我们的宇宙邻居之外，研究人员使用了位于夏威夷莫纳克亚山的W. M.凯克天文台，研究了一大群遥远的巨行星。他们的调查包括其他恒星系统中的32颗气态巨行星和褐矮星伴星，其中包括6颗比木星更大的行星和25颗褐矮星伴星。

观测揭示了一个有趣的趋势。当考虑质量、大小和年龄等因素时，气态巨行星往往比质量更大的褐矮星旋转得更快。为了加强分析，研究人员还纳入了其他研究中的先前自转测量结果，创建了一个精心挑选的数据集，其中包括43颗恒星/亚恒星伴星和巨行星，以及54颗自由漂浮的褐矮星和行星质量天体。

这个国际团队由西北大学跨学科探索与天体物理研究中心（CIERA）的科学家领导。合作者包括来自加州大学圣地亚哥分校天体物理与空间科学中心（CASS）、加州理工学院地质与行星科学部（GPS）、W. M.凯克天文台、斯图尔德天文台、詹姆斯·C·怀恩特光学科学学院、NASA喷气推进实验室以及其他几个机构的研究人员。他们的研究结果发表在《天文学杂志》上。

许多被研究的行星围绕其恒星运行的距离从几十到几百个天文单位（AU）不等，AU是地球到太阳的距离。科学家们仍在试图确定这些遥远世界是如何形成的。有些可能逐渐出现在年轻恒星周围的气体和尘埃盘中，而另一些则可能通过更类似于恒星形成过程的坍缩而形成。

为了进行研究，研究人员使用了凯克行星成像仪和特征分析仪（KPIC），这是一种专门的仪器，能够隔离来自这些遥远世界的直接光线。当行星旋转时，其大气中的特征会导致光谱的微妙展宽。通过测量这些变化，天文学家可以确定该天体旋转的速度。

第一作者、CIERA的研究员许志群（Dino Chih-Chun Hsu）在W. M.凯克天文台的新闻稿中解释了这些测量的意义：“自转是行星形成的化石记录。通过测量这些世界旋转的速度，我们可以开始拼凑出数千万到数亿年前塑造它们的物理过程。借助KPIC，我们可以检测到这些微小的信号，揭示行星围绕其他附近恒星的旋转。我们的结果表明，行星的质量以及行星与其恒星的质量比都会影响行星最终的自转速度。这有助于我们缩小这些系统形成的物理机制。”

一颗巨行星比一个更大的邻居旋转得更快

最清晰的例子之一来自HR 8799系统。在那里，一颗质量约为木星7倍的气态巨行星的旋转速度是质量约为木星24倍的褐矮星伴星的六倍。

研究人员认为，这种差异可能与这些天体早期历史中的磁相互作用有关。更强的磁场可以与周围的星周盘更强烈地相互作用，从而随着时间的推移减慢旋转速度。在这种情况下，质量更大的褐矮星可能因为其更强的磁场而失去了更多的原始自转。

这些发现不仅帮助科学家更好地理解遥远的行星系统，也有助于理解我们太阳系的起源。许志群说：“角动量在行星之间的分布方式影响着行星系统的整体结构。”