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天文學家發現一顆「微型寒星」竟擁有超重量級行星
天文學家們經常以為他們已揭開了宇宙的諸多秘密﹐但賓夕法尼亞州立大學的最新發現卻讓他們不得不重新思考﹕一個遠大於其恆星質量的行星﹐挑戰了我們對太陽系形成的理解。
在這篇發表於《科學》期刊的研究中﹐研究員報告了一個令人驚訝的發現﹕一顆質量超過地球13倍的行星﹐繞著一顆質量僅有1/9顆太陽的「超冷」恆星LHS 3154運行。這個新發現的行星和其宿主星的質量比超過100倍﹐遠高於地球和太陽的比例。
這一發現展示了在一個超冷矮星緊密軌道上最大的已知行星。超冷矮星是宇宙中質量最小﹑溫度最低的恆星。這一發現與目前小恆星周圍行星形成的理論相悖﹐這也是第一次觀測到如此高質量的行星繞著如此低質量的恆星運行。賓州大學的天文學和天體物理學研究人員表示﹕「這一發現深刻地指出了我們對宇宙所知甚少。我們之前不會想到這麼重的行星會存在於如此低質量的恆星周圍。」。
研究人員解釋說﹐恆星是由巨大的氣體和塵埃雲組成。恆星形成後﹐這些氣體和塵埃作為物質盤繼續環繞著新生的恆星﹐最終可能發展成為行星。研究人員利用賓州大學自行建造的天文光譜儀發現了這個異常巨大的行星﹐命名為LHS 3154b。這台儀器名為宜居區行星探測器(HPF)﹐旨在探測繞著宇宙中最冷恆星運行且表面可能存在液態水的行星。
研究人員解釋說﹐由於超冷恆星的低溫能夠擁有液態水表面的行星比地球與太陽的距離要近得多。這些行星與它們的恆星之間較短的距離﹐結合超冷恆星的低質量導致了可以檢測到行星存在的信號。研究人員說﹕「想像恆星就像是一個營火。火苗越冷﹐你就需要靠得越近才能保持溫暖。對於行星來說也是如此。如果恆星更冷﹐那麼行星就需要更靠近恆星﹐才能保持足夠的溫度來含有液態水。如果行星與其超冷恆星的軌道足夠近﹐我們可以通過觀察恆星光譜的微妙變化來探測到它﹐這種變化是由繞行的行星引起的。」。
HPF位於德州麥當勞天文台的霍比-艾伯利望遠鏡上﹐它提供了迄今為止這類紅外信號的最高精度測量。研究人員說﹕「基於HPF和其他儀器的目前調查工作﹐我們發現的這種物體可能極為罕見﹐所以檢測到它非常令人興奮。我們目前的行星形成理論難以解釋我們所看到的。」。
研究人員對這顆環繞LHS 3154恆星運行的巨大行星的發現推測其重質量行星核心需要比目前模型預測的在行星形成盤中有更多的固體物質。這一發現還提出了關於恆星形成的先前理解的疑問﹐因為像LHS 3154這樣的恆星在年輕時形成的塵埃盤的塵埃質量和塵埃與氣體的比例需要比觀察到的高出10倍﹐才能形成如團隊所發現的這樣質量巨大的行星。
研究人員表示﹕「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。這正是我們建造HPF的目的﹐以發現我們銀河系中最常見的恆星是「如何形成」行星﹐以及「如何找到」這些行星。」這項研究已發表於《科學》期刊。
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