天文学界长期推测，行星质量与自转速度之间存在关联。在太阳系内，木星和土星自转周期约为10小时，被认为贡献了太阳系自转能量的重要部分。近日，位于夏威夷毛纳凯亚的W.M. Keck天文台研究团队通过对系外天体的观测与数据整合，对这一关系给出新的观测证据。

研究团队使用Keck行星成像与表征仪（KPIC）获取高分辨率光谱，对32个遥远恒星系统中的气态巨行星和棕矮星伴星进行测量，样本包括6颗质量高于木星的巨行星以及25颗棕矮星伴星。团队表示，在综合考虑质量、体积与年龄等因素后，观测结果显示气态巨行星的自转速度快于质量更大的天体。

除新观测外，研究人员还查阅并整理了既有的伴星自转测量数据，形成更大样本：包含43颗恒星/亚恒星伴星及巨行星，以及54颗自由漂浮的棕矮星和行星质量天体。相关成果已发表在《天文学杂志》上。

据介绍，本次观测的多颗行星与其母恒星的距离在数十至数百天文单位（AU，地球与太阳的平均距离）之间。关于这些远距离天体的形成机制，学界仍在讨论其是于恒星周围盘内逐渐形成，还是通过类似恒星的引力坍缩产生。为测量自转，团队利用KPIC将行星光与恒星光分离，并通过光谱中大气特征的展宽来推断自转速度。

西北大学跨学科天体物理探索与研究中心（CIERA）研究员、论文第一作者Dino Chih-Chun Hsu在W.M. Keck天文台表示，自转可被视为行星形成过程的“化石记录”。他称，测量自转速度有助于拼接塑造这些天体的物理过程；研究结果显示，行星质量以及其与恒星质量的比值共同影响行星最终自转速度，从而有助于缩小这些系统形成机制的范围。

研究还指出，在HR 8799系统中，这种关系表现得尤为突出：该系统一颗质量约为木星7倍的气态巨行星，其自转速度约为同系统一颗质量为木星24倍的棕矮星伴星的6倍。团队将这一差异与行星早期磁场与周围盘的相互作用联系起来，认为相关过程可能导致自转减缓；同时，更大质量伴星的自转减缓也与其更强磁场有关。

研究团队成员来自西北大学CIERA、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. Keck天文台、斯图尔德天文台、詹姆斯·C·怀安特光学科学学院、美国宇航局喷气推进实验室及多所高校。

团队表示，后续将把研究扩展至自由漂浮行星（FFPs，“流浪行星”）的自转测量，并希望进一步探究这些天体大气成分。研究人员提到，预计于2027年投入使用的Keck天文台高分辨率红外光谱仪（HISPEC）有望将测量范围扩展到更小、更遥远的天体。西北大学助理教授、共同作者Jason Wang称，HISPEC将提供更高灵敏度、更高光谱分辨率与更宽波长覆盖，预计可显著增加可测自转的行星数量，并推动对更接近木星性质行星的研究。