世界热点评！天文学家发现不应存在的怪异"禁忌"行星挑战气态巨行星形成理论

2023-02-25 20:38:15 来源：cnBeta

(资料图)

一个天文学家小组发现了一个不寻常的行星系统，其中一颗大型的气态巨行星围绕着一颗名为TOI-5205的小型红矮星运行。他们的发现挑战了长期以来关于行星形成的观点。在卡内基科学研究所的Shubham Kanodia领导下，研究人员在《天文学杂志》上发表了他们的发现。

M型矮星比我们的太阳更小、更冷，是我们银河系中最常见的恒星。由于它们的体积小，这些恒星的温度往往只有太阳的一半，而且颜色更红。它们的亮度很低，但寿命却极长。尽管红矮星比其他更大质量的恒星承载更多的行星，但它们的形成历史使它们不太可能成为承载气态巨行星的候选者。

图为艺术家对围绕一颗名为TOI-5205的小红矮星运行的大型气体巨行星的构想。到目前为止，在像TOI-5205这样的低质量M型矮星周围的行星系统中还没有发现气态巨行星。图片由凯瑟琳-凯恩提供，卡内基科学研究所提供。

这颗新发现的行星TOI 5205b首先被美国宇航局的凌日系外行星探测卫星（TESS）确定为一个潜在的候选行星。Kanodia的团队，包括卡内基的Anjali Piette、Alan Boss、Johanna Teske和John Chambers确认了它的行星性质，并使用各种地面仪器和设施对其进行了定性。

"主星TOI-5205的大小只是木星的四倍左右，但它却以某种方式成功地形成了一颗木星大小的行星，这相当令人惊讶！"Kanodia感叹道，他专门研究这些恒星，这些恒星占我们银河系的近四分之三，但用肉眼却无法看到，他还就这一发现写了一篇博文。

虽然已经发现有少量的气态巨行星围绕着较老的M型矮星运行。但是到目前为止还没有在像TOI-5205这样的低质量M型矮星周围的行星系统中发现气态巨行星。为了方便说明比例，可以把围绕类似太阳的恒星运行的类似木星的行星比作一颗围绕柚子的豌豆；对于TOI-5205b来说，由于主星小得多，它更像是一颗围绕柠檬的豌豆。事实上，当木星质量的TOI-5205b在其宿主面前穿过时，它阻挡了大约7%的光线--这是已知的最大的系外行星过境。

行星诞生于围绕年轻恒星的气体和尘埃的旋转盘中，最常用的气体行星形成理论是需要大约10个地球质量的这种岩石材料积累起来，形成一个巨大的岩石核心，之后它迅速从盘的邻近区域扫除大量气体，形成我们今天看到的巨大行星。

发生这种情况的时间框架是至关重要的。卡诺迪亚解释说："TOI-5205b的存在扩展了我们对这些行星诞生的星盘的了解。在开始时，如果盘中没有足够的岩石物质来形成最初的核心，那么就不能形成一个气态巨行星。而在最后，如果圆盘在巨大的核心形成之前就蒸发掉了，那么我们就不能形成一个气态巨行星。然而TOI-5205b的形成却完全没有遵循这些，因此根据我们目前对行星形成的名义理解，TOI-5205b不应该存在；它是一颗"禁忌"行星。"

研究小组表明，这颗行星非常大的过境深度使得它非常有利于未来用最近发射的JWST进行观测，这可能会对它的大气层有一些了解，并对它的形成之谜提供一些额外的线索。

关键词：三星伴月天象即将上演我们的太阳长征三号火箭发射