科學(xué)家通過雙子座天文臺的觀測發(fā)現(xiàn)了一種十分獨特的現(xiàn)象，在很多不同類型的恒星周圍，與恒星保持很遠(yuǎn)距離的大氣體行星十分罕見。大型的氣體行星似乎傾向于伴隨在主恒星或父母恒星的周圍，目前的行星形成的理論難以給出合適的解釋。對太陽系外的行星的發(fā)現(xiàn)變得十分尋常，天文學(xué)家使用了各種觀測方法，在太陽系外發(fā)現(xiàn)了數(shù)以千計的行星。雙子座天文臺在搜索行星時采用了直接成像技術(shù)，行星觀測有距離遠(yuǎn)和視野開闊的特點。雙子座天文臺的科學(xué)團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，大型氣體行星在不同類型恒星的周圍有非常少的數(shù)量，少量的大型氣體行星趨向于伴隨在主恒星的周圍。

雙子座天文臺行星搜索項目的主要成員、夏威夷大學(xué)天文學(xué)院的邁克爾·劉解釋說，大氣體行星似乎有在恒星父母身邊依附的偏好，好似在人類的傳統(tǒng)社會中，子女和孫子女與父母長輩在一起生活，在大家庭中“抱團(tuán)取火”。大多數(shù)巨大的氣體行星似乎避免了與父母恒星的遠(yuǎn)離，很少在遙遠(yuǎn)的軌道獨自運轉(zhuǎn)?？茖W(xué)團(tuán)隊試圖在遙遠(yuǎn)距離發(fā)現(xiàn)大氣體行星，觀測的范圍超過了天王星、海王星與太陽的距離，太陽系內(nèi)的天王星和海王星與太陽的距離相對遙遠(yuǎn)，這是兩顆太陽系內(nèi)的大型氣體行星?？茖W(xué)團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，太陽系外距離主恒星十分遙遠(yuǎn)的大氣體行星十分稀少。

科學(xué)團(tuán)隊的行星搜索項目得到了國家科學(xué)基金會和NASA的資助，研究的目的是更好地理解大氣體行星的形成機(jī)制。行星軌道的距離是一個關(guān)鍵指標(biāo)，天文學(xué)家在驗證系外行星形成的理論時涉及到行星距離的指標(biāo)。科學(xué)團(tuán)隊對質(zhì)量大于太陽的恒星和不同類型的恒星進(jìn)行了觀測，以太陽系內(nèi)的氣體行星作為參考對象，太陽系內(nèi)最大的兩顆氣體行星——木星和土星與太陽的距離是地球與太陽距離的近10倍。科學(xué)團(tuán)隊的發(fā)現(xiàn)可能有普遍性，巨大的氣體行星很少分布在遠(yuǎn)離主恒星的軌道。

大氣體行星在不同類型主恒星的遙遠(yuǎn)距離上十分少見，但不是所有的大氣體行星都近距離地靠近它們的主恒星。2008年，天文學(xué)家使用了位于夏威夷莫納克亞的雙子座天文臺北方和W.M凱克天文臺的望遠(yuǎn)鏡，對恒星HR8799周圍的行星進(jìn)行了直接成像的觀測，在恒星HR8799的遠(yuǎn)距離位置發(fā)現(xiàn)了一顆大氣體行星，該行星與主恒星的距離是地球與太陽距離的25到70倍。天文學(xué)家在2008年觀測了少量恒星，從2008年的個別發(fā)現(xiàn)難以判定，距離主恒星遙遠(yuǎn)的大氣體行星十分常見，天文學(xué)家在2008年發(fā)現(xiàn)了一顆距離遙遠(yuǎn)的大氣體行星，只是個例，不是普遍的現(xiàn)象。雙子座天文臺的觀測結(jié)果糾正了以2008年的天文發(fā)現(xiàn)為依據(jù)得到的簡單推論，大氣體行星出現(xiàn)在遠(yuǎn)離主恒星的位置，可能是某種不同尋常的現(xiàn)象，大多數(shù)大氣體行星都出現(xiàn)在距離主恒星比較近的軌道上。

過去的20多年，天文學(xué)家掌握了一個基本事實，巨型氣體行星通常出現(xiàn)在主恒星附近的位置。運用雙子座天文臺的直接成像技術(shù)，他們證實了一種典型而非特例的現(xiàn)象，大氣體行星通常避開距離遙遠(yuǎn)的軌道，趨向于駐守在與主恒星相對近的位置?？茖W(xué)團(tuán)隊探測了在年輕恒星周圍的塵埃盤出現(xiàn)的空洞現(xiàn)象，長期以來，天文學(xué)家都在懷疑塵埃盤的空洞與在軌運轉(zhuǎn)的行星的引力有關(guān)，塵埃盤內(nèi)的碎片被行星吸附，在塵埃盤中留下很多空洞。天文學(xué)家感興趣的是什么類型的行星造成了塵埃盤中的空洞，塵埃碎片怎樣制成了空洞。

歐洲南方臺的扎希徳·瓦哈伊研究了在年輕恒星周圍的塵埃盤中產(chǎn)生的空洞，大質(zhì)量行星似乎沒有造成塵埃盤中的空洞，小質(zhì)量行星可能對塵埃盤空洞的形成產(chǎn)生了直接影響。天體團(tuán)隊目前沒有直接觀測到小質(zhì)量行星，馬克斯·普朗克研究所之天文學(xué)所的貝斯·比勒解釋說，年輕恒星的亮度更大，周圍的行星更容易被觀測到，在所在的軌道找到大體積的氣體行星。NASA開普勒行星的搜索活動表明，在其它恒星周圍，大于地球直徑和小于太陽系內(nèi)水星軌道半徑的行星大量存在。天文學(xué)家通過使用雙子座天文臺的紅外線儀器（NICI）發(fā)現(xiàn)，恒星周圍的大于太陽系內(nèi)海王星軌道半徑的巨型氣體行星十分罕見。

天文學(xué)家將發(fā)布雙子座天文臺的行星直接成像圖譜，這是天文史上的第一次，人們從圖譜中可以看到，巨大的氣體行星出現(xiàn)在主恒星之外的軌道，太陽系外的大氣體行星與太陽系內(nèi)的大氣體行星十分相似，《天體物理學(xué)》雜志發(fā)表了科學(xué)團(tuán)隊的觀測成果。邁克爾·劉科學(xué)團(tuán)隊的成員來自夏威夷大學(xué)、亞利桑那大學(xué)、普林斯頓大學(xué)、牛津大學(xué)、巴西的圣保羅大學(xué)、巴西的米納斯·吉拉斯大學(xué)、加拿大的多倫多大學(xué)、加州大學(xué)圣克魯茲分校、東京工業(yè)大學(xué)；莫納克亞天文臺、歐洲南方天文臺、雙子座天文臺；馬克斯·普朗克研究所之天文學(xué)所、華盛頓的卡耐基研究所、空間望遠(yuǎn)鏡研究所、NASA戈達(dá)德飛行中心。

行星離主恒星的距離或行星的軌道半徑是一項重要的天文指標(biāo)，對人們理解行星形成的理論有直接的參考價值。2008年，天文學(xué)家在一顆恒星周圍的十分遙遠(yuǎn)的距離上發(fā)現(xiàn)了一顆大氣體行星，只是個別的事實，太陽系內(nèi)的氣體行星也是如此，大氣體行星——天王星和海王星與太陽的距離十分遙遠(yuǎn)，人們不能得出一個結(jié)論，大氣體行星一般位于距離主恒星十分遙遠(yuǎn)的軌道上。以夏威夷大學(xué)為主的科學(xué)團(tuán)隊使用了雙子座南北全空域天文臺，對很多顆的不同的恒星進(jìn)行了觀測，他們發(fā)現(xiàn)大氣體行星通常位于與主恒星的距離較近的位置。太陽系內(nèi)的巨大氣體行星——木星和土星則距離太陽較近?？茖W(xué)認(rèn)識在觀測儀器改進(jìn)的基礎(chǔ)上得到提升，科學(xué)家不斷糾正過去片面而錯誤的認(rèn)識。

（編譯：2021-7-1）