一颗巨大的气态行星围绕一颗小红矮星TOI

　　艺术家构想了一颗巨大的气态行星围绕一颗名为TOI-5205的红矮星运行。(Image credit: Katherine Cain, courtesy of the Carnegie Institution for Science)

　　据美国太空网（By Robert Lea）：天文学家发现了一个不寻常的行星系统，由一颗木星大小的行星围绕一颗只有太阳系气态巨行星四倍大小的小恒星运行组成。这种围绕一颗相对较小的恒星运行的巨大行星的“禁止”配置可能会挑战气态巨行星如何形成的理论。

　　这颗太阳系外行星，或称“系外行星”，围绕一颗名为TOI 5205的红矮星运行，这颗红矮星比太阳冷得多，也小得多。这些M矮星是银河系中最常见的星体类型，它们的体积小，温度相对较低，这使得它们比太阳更红。

　　虽然平均而言，这类恒星比其他类型的恒星拥有更多的行星，但之前人们认为，它们的形成使它们不太可能被气态巨行星环绕。这颗被命名为TOI 5205b的系外行星是由天文学家利用美国宇航局的凌日系外行星调查卫星(TESS)望远镜发现的，挑战了这一概念。该团队使用各种地面望远镜和仪器确认并描述了这颗行星的特征。

　　“宿主星TOI-5205的大小大约是木星的四倍，但它却以某种方式形成了一颗木星大小的行星，这非常令人惊讶！”研究小组组长、卡内基科学天文学家舒巴姆·卡诺迪亚在一份声明中说。

　　尽管以前在M颗矮星周围发现过气态巨行星，但没有一颗发现它们围绕着质量如此之小的类星TOI-5205运行。

　　行星是在围绕年轻恒星旋转的气体和尘埃圆盘中形成的，称为“原行星圆盘”。这种物质是塌缩产生其中心恒星的同一物质的残余。当密集的斑块在自身重力作用下坍塌时，行星核就诞生了，然后它们收集更多的物质。

　　目前的行星形成模型表明，要诞生一个气态巨行星，需要相当于地球质量10倍的物质。这首先形成了一个岩石核心，这个核心继续积累气体，形成圆盘，形成一个巨大的行星。然而，这一过程必须迅速进行。

　　“一开始，如果盘中没有足够的岩石物质来形成最初的核心，那么就无法形成气态巨行星。最后，如果圆盘在大质量核心形成之前蒸发掉，那么就不可能形成气态巨行星。然而，尽管有这些护栏，TOI-5205b还是形成了，”卡诺迪亚在声明中解释道。“基于我们目前对行星形成的名义理解，TOI-5205b不应该存在；它是一个‘被禁止’的星球。”

　　为了描绘这个系统对于天文学家所预期的行星系统来说是多么的不平衡，想象一下我们的恒星太阳被压扁到柚子大小。体积的缩小意味着我们太阳系中最大的气态巨行星木星将只有一粒豌豆那么大。

　　TOI-5205系统更像是一颗豌豆绕着一个柠檬转。

　　一颗类似木星的行星围绕着一颗类似太阳的恒星运行，可以比作一颗豌豆围绕着一个葡萄柚；对于TOI-5205b来说，因为它的宿主星要小得多，所以它更像是一颗围绕着柠檬的豌豆。(Image credit: Katherine Cain courtesy of the Carnegie Institution for Science)

　　大小上的差异如此之大，以至于当TESS使用一颗行星从其恒星面前经过时引起的光线下降时，这种方法被称为凌日法，光线下降占恒星总光输出的7%。

　　这使得这颗木星大小的系外行星使TOI-5205变暗，成为已知由系外行星凌日引起的最大一次光线下降。

　　这种光线的极端下降或技术上的“大过境深度”，可能使该系统成为詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)后续研究的理想选择。

　　JWST的观测有助于确定TOI-5205 b的大气成分，并可能揭示这颗“禁忌”行星的诞生过程。

　　该团队的研究发表在《天文学杂志》上。