極年輕恆星中的巨大行星引發了行星如何形成的問題

研究人員已經確定了一顆年輕的恆星，其軌道上有四顆木星和土星大小的行星，這是第一次在如此年輕的恆星系統中發現這麼多巨大的行星。該系統還創造了迄今為止觀測到最極端軌道範圍的新記錄：最外層行星距離恆星的距離是最內層行星的1000多倍，這就提出了一個有趣的問題，這個系統是如何形成的。這顆恆星只有200萬年的歷史（從天文學的角度來看，它是一個「蹣跚學步的孩子」）周圍環繞著一個巨大由塵埃和冰組成的圓盤。這個盤被稱為原行星盤，是行星、衛星、小行星和其他天體在恆星系統中形成的地方。

博科園-科學科普：眾所周知，這顆恆星非常引人注目，因為它包含了第一顆所謂的「熱木星」（一顆巨大的行星，圍繞著它的母恆星運行）是在如此年輕的恆星周圍被發現。儘管熱木星是第一種被發現的系外行星，但它們的存在長期以來一直困擾著天文學家，因為它們經常被認為離母恆星太近，無法在原地形成。現在由劍橋大學領導的一個研究小組已經使用阿塔卡馬大毫米/亞毫米陣列(ALMA)來尋找這個剛出生不久炙熱木星的「兄弟」行星。根據理論模型，這很可能是由圍繞這顆年輕恆星運轉的另外三顆巨大的氣體行星造成，其研究結果發表在《天體物理學雜誌快報》上。這顆名為CI Tau的恆星距離我們約500光年，位於銀河系一個高產的恆星「孕育區」內。

圖片：University of Cambridge

它的四顆行星在它們軌道上有很大不同：最近(熾熱的木星)的軌道相當於水星軌道，而最遠的軌道的距離是海王星的三倍多。這兩顆外行星的質量大約相當於土星，而這兩顆內行星的質量分別是木星的1倍和10倍。這一發現給天文學家提出了許多問題，大約1%的恆星擁有熱木星，但是大多數已知的熱木星比CI Tau要老幾百倍。目前無法說是否極端行星體系結構在CIτ熱木星系統中是很常見，因為這些兄弟姐妹行星探測到他們對原生行星盤的影響——不會在舊系統不再有原生行星盤。目前還不清楚兄弟行星是否在推動最深處的行星進入超近距離軌道的過程中發揮了作用，也不清楚這是否在一般情況下產生熱木星的機制中起作用。

另一個更神秘的問題是外兩個行星是如何形成的。行星形成模型往往側重於能夠製造出已經觀測到的行星類型，因此新的發現不一定符合模型。土星質量的行星應該是這樣形成：首先積累一個固體內核，然後在頂部拉入一層氣體，但這些過程在離恆星很遠的地方應該是非常緩慢，大多數模型將努力在這麼遠距離製造出這麼大質量的行星。未來的任務將是在多個波長上研究這個令人困惑的系統，以獲得更多關於圓盤及其行星性質的線索。與此同時，ALMA是第一架具有行星成像能力的望遠鏡，可能會在其他系統中製造出更多的驚喜，重新塑造我們關於行星系統如何形成的圖像。

博科園-科學科普｜研究/來自：劍橋大學

參考期刊文獻：《天體物理學》

DOI: 10.3847/2041-8213/aae36b

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