期刊導航
“不應該存在”的巨型行星對于它微不足道的恒星來說太大了
想象一下，你是一個農民，在雞舍里尋找雞蛋——但你發現的不是雞蛋，而是鴕鳥蛋，比雞可以產的任何東西都大得多。
這是如何我們的團隊天文學家當我們感覺到發現了一顆巨大的行星，比地球重13倍以上，圍繞著一顆涼爽、暗淡的紅色恒星，質量是地球太陽的9倍。
這顆較小的恒星被稱為M星，不僅比地球太陽系中的太陽小，而且亮度也低100倍。這樣一顆恒星的行星形成盤中不應該有足夠數量的物質來誕生如此巨大的行星。
宜居帶行星探測器
在過去的十年中，我們的團隊在賓夕法尼亞州立大學設計并制造了一種新儀器，能夠探測到這些暗淡、涼爽的恒星發出的光，其波長超出了人眼的靈敏度——在近紅外線——這些涼爽的恒星中發出大部分的光.
連接到德克薩斯州西部的 10 米 Hobby-Eberly 望遠鏡上，我們的儀器被稱為宜居帶行星探測器，可以測量行星引力拉扯恒星時恒星速度的細微變化。這種技術稱為多普勒徑向速度技術，是非常適合探測系外行星.
"系外行星“是太陽系外和行星這兩個詞的組合，因此該術語適用于圍繞不是地球太陽的恒星軌道上的任何行星大小的物體。
三十年前，多普勒徑向速度觀測使人們發現了51 飛馬 b，這是已知的第一顆圍繞類太陽恒星運行的系外行星。在隨后的幾十年里，像我們這樣的天文學家改進了這項技術。
這些越來越精確測量有一個重要目標：能夠發現巖石行星宜居區，恒星周圍的區域，液態水可以在行星表面維持。
多普勒技術還不具備發現宜居帶行星的能力，即圍繞太陽大小的恒星的地球質量。但是，對于同一顆地球大小的行星，冷而暗淡的M星顯示出更大的多普勒特征。
恒星的質量較低，導致它被軌道行星拉扯得更多。較低的亮度導致更近的可居住區以及更短的軌道，這也使這顆行星更容易被探測到。
這些較小恒星周圍的行星是我們團隊設計宜居帶行星探測器要發現的行星。我們的新發現，發表在《科學》雜志上，一顆巨大的行星緊緊圍繞著涼爽昏暗的M星LHS 3154（雞舍里的鴕鳥蛋）運行，這真是令人驚訝。
LHS 3154b：不該存在的星球
行星在圓盤中形成由氣體和粉塵組成。這些圓盤將塵埃顆粒聚集在一起，這些塵埃顆粒長成鵝卵石，最終結合形成一個堅固的行星核心。
一旦核心形成，行星就可以在重力作用下吸入固體塵埃以及周圍的氣體，如氫氣和氦氣。但它需要大量的質量和材料才能成功地做到這一點。這種形成行星的方式稱為核心吸積.
像LHS 3154這樣質量低的恒星，質量是太陽的九倍，應該有一個相應的低質量行星形成盤。
圍繞如此低質量恒星的典型圓盤應該沒有足夠的固體材料或質量來制造足夠重的核心來創造這樣的行星。
從我們團隊進行的計算機模擬中，我們得出結論，這樣的行星需要的圓盤質量至少是通常假設的10倍通過對行星形成盤的直接觀測.
一種不同的行星形成理論，引力不穩定性- 圓盤中的氣體和塵埃經歷直接坍縮形成行星 - 也很難解釋這樣一個沒有非常大的圓盤的行星的形成。
圍繞最常見恒星的行星
涼爽、暗淡的 M 星是我們銀河系中最常見的恒星.在DC漫畫傳說中，超人的家鄉,行星氪星，圍繞一顆M矮星運行。.
天文學家從宜居帶行星探測器和其他儀器的發現中知道，在圍繞最大質量的M星的近距離軌道上的巨型行星是至少稀有 10 倍比太陽星周圍的那些。
在發現LHS 3154b之前，我們還不知道在質量最小的M恒星周圍的近距離軌道上有如此大質量的行星。
了解行星是如何在我們最酷的鄰居周圍形成的，將有助于我們了解行星的一般形成方式，以及圍繞最多類型恒星的巖石世界是如何形成和演化的。這一系列研究還可以幫助天文學家了解M星是否能夠支持生命。
蘇夫拉特·馬哈德萬，Verne M. Willaman天文學與天體物理學教授，賓夕法尼亞州立大學;Guemundur Kári Stefánsson，美國宇航局哈勃研究員，天體物理科學系，普林斯頓大學和梅根·德拉默， 天文學系研究生，賓夕法尼亞州立大學
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