? 奇怪的組合挑戰(zhàn)著行星形成規(guī)則

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? ?一個(gè)看似不太可能的，由巨大氣體系外行星和小型紅矮星構(gòu)成的組合讓科學(xué)家們重新考慮他們所了解的行星結(jié)構(gòu)—-是否存在許多未被發(fā)現(xiàn)的大行星正圍繞小恒星運(yùn)轉(zhuǎn)。

加泰羅尼亞空間研究所（IEEC）的一組天文學(xué)家罕見(jiàn)地發(fā)現(xiàn)了一顆圍繞主恒星運(yùn)轉(zhuǎn)的大型類(lèi)木行星，其主恒星的體積看起來(lái)比其他恒星要小。這就是距離地球約30光年的紅矮星GJ3512，它的體積略大于太陽(yáng)體積的十分之一。另一方面，它的系外行星質(zhì)量幾乎是木星質(zhì)量的一半，且每204天繞這顆紅矮星公轉(zhuǎn)一周。

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? ?迄今，在宇宙已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)的4000顆系外行星中，只有大約10%圍繞紅矮星運(yùn)轉(zhuǎn)。紅矮星是最常見(jiàn)的恒星類(lèi)型，質(zhì)量通常小于太陽(yáng)的60%，但由于十分昏暗，在廣闊的夜空中很難看到它們。

在《科學(xué)》（Sciense）雜志上發(fā)表的關(guān)于GJ3512的研究報(bào)告表明，這顆特殊的紅矮星表現(xiàn)出了一些奇怪的行為。它的運(yùn)動(dòng)速度超乎尋常的快，這表明它有一個(gè)更大的伴星依附于它。

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? ?哲學(xué)博士，IEEC的天體物理學(xué)家，也是這項(xiàng)研究的第一作者胡安·卡洛斯·莫拉萊斯（Juan Carlos Morales）回憶說(shuō)，當(dāng)這對(duì)奇怪的組合第一次被觀察到時(shí)，他相信這是一種雙星系統(tǒng)的情況，因?yàn)樾行窍嫡诎l(fā)出強(qiáng)大的信號(hào)。

? ?“我們非常驚訝，”莫拉萊斯告訴雜志，“這顆行星很罕見(jiàn)，因?yàn)槔碚撋系男纬赡Ｐ捅砻?，低質(zhì)量恒星通常擁有小于地球或海王星的小行星?！?/span>

? ?一顆氣體巨星繞著一顆如此小的恒星運(yùn)行，這種不太可能的情況挑戰(zhàn)了現(xiàn)有的行星形成規(guī)則。

? ?被廣泛接受的“核心吸積理論”（core accretion theory）假設(shè)，行星是由較小的粒子在引力作用下聚集在一起，形成越來(lái)越大的粒子，最終形成一個(gè)質(zhì)量巨大的物體。

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? ?這個(gè)理論解釋了像地球這樣的行星的形成，但當(dāng)涉及到氣態(tài)巨型行星的形成時(shí)，此理論就不成立了，因?yàn)闅鈶B(tài)巨型行星需要形成地更快才能將氣體融入其大氣層中。一個(gè)更新的名為“圓盤(pán)不穩(wěn)定性“（disk instability）理論表明，當(dāng)一個(gè)巨大的圓盤(pán)由于引力的不穩(wěn)定性而破碎并形成氣體團(tuán)塊時(shí)，行星就形成了。

? ?科學(xué)家們繼續(xù)就這兩種理論進(jìn)行討論，通過(guò)觀察系外行星，確定哪種理論更說(shuō)得通。

這一發(fā)現(xiàn)的系外行星GJ5312b很可能是這個(gè)小恒星周?chē)牟环€(wěn)定圓盤(pán)分裂成團(tuán)塊時(shí)形成的。

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? ?“這些團(tuán)塊會(huì)一直聚集，直到形成一顆行星，”莫拉萊斯說(shuō)，“這個(gè)過(guò)程越快，形成的行星就越大。因此，我們所發(fā)現(xiàn)的這顆行星是第一個(gè)能證明此原理成立的證據(jù)?！?/span>

? ?這顆行星甚至可能不是小恒星周?chē)ㄒ坏男行恰Ｌ煳膶W(xué)家團(tuán)隊(duì)還在這個(gè)不尋常的星系中發(fā)現(xiàn)了第二顆行星的跡象，其質(zhì)量是海王星的三到四倍。

“我們將繼續(xù)監(jiān)測(cè)這個(gè)系統(tǒng)，以確定第二顆候補(bǔ)行星的特征，進(jìn)而尋找更多的信號(hào)，”莫拉萊斯說(shuō)。

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? ?該團(tuán)隊(duì)還在調(diào)查其他大約300顆矮恒星，希望能找到更多巨型系外行星圍繞小型矮行星運(yùn)轉(zhuǎn)的奇怪組合。

摘要：調(diào)查表明，根據(jù)行星形成的核心吸積理論，超級(jí)地球和擁有海王星質(zhì)量的系外行星比低質(zhì)量恒星周?chē)臍鈶B(tài)巨行星更常見(jiàn)。我們發(fā)表的關(guān)于巨型行星圍繞極低質(zhì)量恒星GJ3512運(yùn)行的發(fā)現(xiàn)，以光學(xué)和近紅外線(xiàn)徑向速度觀測(cè)結(jié)果為依據(jù)。這顆行星的最小質(zhì)量為木星的0.46倍，這對(duì)于一顆小型主恒星來(lái)說(shuō)已經(jīng)非常大了，并且它的離心軌道長(zhǎng)達(dá)204天。

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動(dòng)力學(xué)模型表明，高離心率很有可能是由行星之間的相互作用造成的。我們用模擬來(lái)證明GJ3512行星系統(tǒng)挑戰(zhàn)了被普遍接受的行星形成理論，并且它給行星的積聚和移動(dòng)速度施加了約束。與從前的觀點(diǎn)相比，圓盤(pán)不穩(wěn)定性可能是在行星形成中最有效的理論。

作者: inverse

FY: 陳笑

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