這顆“被禁止”的系外行星，對于其恒星來說，質量太大了

"這一發現讓我們意識到，我們對宇宙的了解是多么膚淺。我們不會想到，在這樣一顆低質量恒星周圍會存在一顆如此沉重的行星"。

圖為一顆大質量行星圍繞一顆小質量恒星運行

(圖片來源：賓夕法尼亞州立大學）

天文學家發現了一顆巨大的太陽系外行星，或稱 "系外行星"，它圍繞一顆超冷矮星運行，而這顆矮星太小了，根本無法承載這樣一個世界，這對科學家們關于行星和行星系統如何誕生的模型提出了挑戰。

這顆被命名為LHS 3154 b的行星的質量是地球的13倍，這意味著它的質量與太陽系冰巨海王星相似，但它卻緊緊地圍繞著一顆質量比太陽小9倍的小矮星運行。

這意味著這個類似海王星的世界與其母恒星--位于大約51光年之外的LHS 3154--之間的質量比是地球與太陽之間質量比的100倍，研究人員認為這不可能發生。這是第一次在宇宙中較小的恒星周圍發現質量如此大的行星。

"這項研究的合著者、賓夕法尼亞州立大學天文學和天體物理學維恩-威拉曼（Verne M. Willaman）教授蘇夫拉特-馬哈德萬（Suvrath Mahadevan）在一份聲明中說："這一發現讓我們真正認識到，我們對宇宙的了解是多么膚淺。"我們不會想到，在這樣一顆低質量恒星周圍會存在一顆這么重的行星"。

挑戰恒星和行星的誕生過程

恒星是由大量的氣體和塵埃云積聚成密度過高的斑塊而形成的，這些斑塊不斷增大，最終在自身引力的作用下坍塌。這樣，一顆幼年恒星就被稱為 "原行星盤 "的殘留物質所包圍。

顧名思義，科學家認為行星最終就是從這個殘留物質盤中誕生的。恒星形成過程中遺留的物質數量為這些潛在行星的大小設定了限制。

研究小組確定，LHS 3154 b 的行星內核非常重，因此它所來自的行星形成盤必須擁有大量的固體物質。賓夕法尼亞州立大學天文學研究生梅根-德拉默（Megan Delamer）解釋說，簡而言之，它必須擁有比當前模型預測的更多的物質。

因此，發現這顆特殊系外行星后，人們也提出了關于恒星形成的問題。這是因為LHS 3154最初的原行星盤中塵埃與質量的比率和塵埃與氣體的比率必須比預測值高出10倍，才能誕生像LHS 3154 b這樣大質量的海王星般的世界。

馬哈德萬解釋說："低質量恒星LHS 3154周圍的行星形成盤，預計不會有足夠的固體質量來形成這顆行星。"但它就在那里，所以現在我們需要重新審視我們對行星和恒星如何形成的理解。"

(左）地球-太陽系統（右）新發現的系外行星 LHS 3154 b 及其恒星系統（圖片來源：賓夕法尼亞州立大學）

宜居帶行星探測器超出預期

馬哈德萬及其同事利用德克薩斯州麥克唐納天文臺霍比-埃伯利望遠鏡的天文攝譜儀--宜居帶行星探測器（HPF）探測到了系外行星LHS 3154 b。HPF的設計目的是在系外行星圍繞銀河系中一些最冷的恒星運行時探測它們。

實際上，馬哈德萬和一個團隊一起協助建造了這臺儀器，其重點是那些離恒星既不太近也不太遠的行星，因為它們無法承載液態水，而液態水是生命的一個關鍵條件。這些行星位于恒星周圍所謂的宜居帶。

這類行星不容易被發現，部分原因是冷恒星的宜居帶比太陽系的宜居帶更靠近這些恒星。這意味著，這些行星經常被其相對較小的母恒星發出的光線所遮擋。

此外，預計這些行星本身也很小，因此更難被探測到?！跋胂肟?，恒星就像是一堆篝火?；鹪嚼?，你就越需要靠近火堆取暖。”馬哈德萬說，“行星也是如此。如果恒星更冷，那么行星就需要離恒星更近，這樣它才會足夠溫暖，能夠承載液態水?！?/p>

"如果一顆行星與其超冷恒星的軌道足夠接近，恒星光譜或光線的顏色在受到軌道行星牽引時發生了非常微妙的變化，我們就可以通過觀測這種變化，來探測這顆行星?！?/p>

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探測LHS 3154 b對HPF來說非常重要，因為它顯示了該儀器具備提供重要系外行星結果的潛力。團隊成員、普林斯頓大學NASA薩根天體物理學研究員表示，這一結果超出了對該儀器的所有預期。

"我們的發現為所有現有的行星形成理論提供了一個極端的測試案例，"Mahadevan 總結道，"這正是我們建造HPF的目的，發現銀河系中最常見的恒星是如何形成行星的，并找到這些行星。”

BY: Robert Lea

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來源: 天文在線