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天文学家发现比例失衡的恒行星系统

发布单位台北市立天文科学教育馆

想象一下你正在黑暗的鸡舍里寻找鸡蛋但你找到的不是鸡蛋而是一颗鸵鸟蛋这就有点像天文学家在2023年发现的一颗巨大行星该行星的质量超过地球的13绕着一颗冷暗的红矮星运行这颗较小的红矮星为M型星在哈勃恒星分类法里为最末位不仅只有太阳质量的九分之一而且光度也比太阳小100这样大小的恒星一般认知中并没有办法在物质稀缺的行星盘中孕育出巨大的行星

在过去的数年里研究团队在美国宾州设计及建造了一台新仪器名为适居带行星探测器用于检测这些冷暗星在人眼灵敏度之外的红外光这是它们最常见的发光波长适居带行星探测器连接到德州的10公尺口径霍比-埃伯利望远镜可以测量行星在引力作用下对恒星速度的微小变化这种技术称为都普勒径向速度法非常适合检测系外行星

径向速度法暂时还没有能力发现太阳大小恒星周围类似地球的适居星球但是冷暗的M型星相对于地球等级的行星会显示出更明显的径向速度变化这也使得该类行星更容易被检测出来这些较小恒星周围的行星正是研究团队的狩猎目标然后他们发现了一颗超巨大的气体行星环绕着冷暗的M型恒星LHS 3154公转在论文中给出的数值里LHS 3154b的半径达到了木星的0.9078约为6.5万公里而恒星LHS 3154的半径只有太阳的0.14约为10万公里从艺术家给的附图来看其实行星还画小了恒星只有行星的1.5倍大这还真是不可思议

艺术家绘制的恒、行星比例图及太阳、地球对照。(by The Pennsylvania State University)
图说艺术家绘制的恒行星比例图及太阳地球对照(by The Pennsylvania State University)

行星形成于由气体和尘埃组成的盘面中这些盘拉拢附近的尘埃颗粒集中最终结合形成固体的行星核心一旦核心形成行星可以透过引力吸引更多的固体尘埃及周围的气体如氢和氦这种形成行星的方式被称为核吸积法LHS 3154这样低质量的恒星应该没有足够的材料来形成这么大的核心根据过往的资料分析要形成这麽大质量的行星至少盘面的物质要多出10倍以上即使透过另一种行星形成理论重力不稳定性盘中的气体和尘埃直接坍缩形成行星也难以解释这样一颗行星的形成

冷暗的M型星是我们银河系中最常见的恒星天文学家透过适居带行星探测器及其它仪器的观测经验中即使在最大的M型星周围距离较近的轨道上要找到类似太阳系中那样的行星其比例也要少上10而我们对于那些更小的M型恒星周围从来没有发现如此巨大的行星除了LHS 3154b了解这些冷暗邻居的行星将有助于我们理解行星形成的一般过程这一研究领域的最终目标是让天文学家了解M型恒星是否能够支持生命的发展本篇研究发表于科学期刊编译/台北天文馆技佐许晋翊

资料来源EXOKYOTOConversation