对太阳来说太大的行星的发现推翻了太阳系

　　LHS 3154系统与我们自己的地球和太阳质量比较的艺术表现。学分:uux.cn/宾夕法尼亚州立大学

　　据宾夕法尼亚州立大学：据宾夕法尼亚州立大学的研究人员称，一颗对其太阳来说质量太大的行星的发现，对以前关于行星及其太阳系形成的理解提出了质疑。

　　在发表在《科学》杂志上的一篇论文中，研究人员报告说，发现了一颗质量超过地球13倍的行星，围绕“超冷”恒星LHS 3154运行，而它本身的质量比太阳小9倍。新发现的行星与其宿主恒星的质量比是地球和太阳的100多倍。

　　这一发现揭示了已知最大质量的行星在超冷矮星周围的近距离轨道上，这是宇宙中质量最小和最冷的恒星。这一发现违背了当前理论对小恒星周围行星形成的预测，标志着首次发现如此高质量的行星围绕如此低质量的恒星运行。

　　“这一发现真正揭示了我们对宇宙知之甚少的一点，”宾夕法尼亚州立大学凡尔纳·m·威拉曼天文学和天体物理学教授、论文的合着者Suvrath Mahadevan说。“我们不会想到在这样一颗低质量恒星周围会存在这么重的行星。”

　　他解释说，恒星是由大团气体和尘埃形成的。恒星形成后，气体和尘埃以物质圆盘的形式围绕新生恒星运行，最终可能发展成为行星。

　　“低质量恒星LHS 3154周围的行星形成盘预计没有足够的固体质量来形成这颗行星，”Mahadevan说。“但它就在那里，所以现在我们需要重新审视我们对行星和恒星如何形成的理解。”

　　研究人员发现了这颗被命名为LHS 3154b的超大行星，使用的是由Mahadevan领导的科学家团队在宾夕法尼亚州立大学建造的天文摄谱仪。这台仪器被称为“可居住区行星探测器”或“HPF”，旨在探测太阳系外围绕最冷恒星运行的行星，这些行星的表面可能有液态水——生命的关键成分。

　　虽然在像我们太阳这样的恒星周围很难探测到这样的行星，但超冷恒星的低温意味着表面可能有液态水的行星相对于地球和太阳来说更接近它们的恒星。Mahadevan解释说，这些行星和它们的恒星之间的距离较短，加上超冷恒星的质量较低，导致了宣布行星存在的可检测信号。

　　“把它想象成星星是一堆篝火。火越冷，你就越需要靠近火来保持温暖，”Mahadevan说。“行星也是如此。如果恒星较冷，那么行星需要更靠近恒星，如果它足够温暖以容纳液态水的话。如果一颗行星的轨道离它的超冷恒星足够近，当它被一颗轨道运行的行星牵引时，我们可以通过观察恒星光谱或光线颜色的非常微妙的变化来检测它。”

　　HPF位于得克萨斯州麦克唐纳天文台的霍比-埃伯利望远镜上，提供了迄今为止对来自附近恒星的红外信号的一些最高精度的测量。

　　普林斯顿大学美国国家航空航天局·萨根天体物理学研究员、论文第一作者gumundur stefánsson说:“用HPF进行发现是非常特别的，因为它是我们从头开始设计、开发和建造的一种新仪器，目的是观察最低质量恒星周围未知的行星种群，”他帮助开发了HPF，并在宾夕法尼亚州立大学作为研究生参与了这项研究。

　　“现在我们正在收获回报，了解这些围绕一些最近恒星运行的令人兴奋的行星群的新的和意想不到的方面。”

　　该仪器已经产生了发现和确认新行星的关键信息，Stefánsson解释说，但行星LHS 3154b的发现超出了所有的预期。

　　从LHS 3154b到其低质量宿主星的可能视图的艺术渲染。鉴于其巨大的质量，LHS 3154b可能具有类似海王星的组成。学分:uux.cn/宾夕法尼亚州立大学

　　“根据目前HPF和其他仪器的调查工作，像我们发现的这样的物体可能非常罕见，所以探测它真的很令人兴奋，”宾夕法尼亚州立大学天文学研究生兼论文合着者梅根·德拉默说。"我们目前的行星形成理论很难解释我们所看到的现象."

　　德拉默解释说，在围绕恒星LHS 3154轨道运行的大质量行星的情况下，团队测量推断的重行星核心需要行星形成盘中比当前模型预测的更大量的固体物质。

　　这一发现也对之前对恒星形成的理解提出了质疑，因为像LHS 3154这样年轻和新形成的恒星周围的尘埃质量和尘埃气体比率需要比观察到的高10倍，才能形成一颗像该团队发现的那样巨大的行星。

　　“我们的发现为所有现有的行星形成理论提供了一个极端的测试案例，”Mahadevan说。“这正是我们建造HPF的目的，发现我们银河系中最常见的恒星是如何形成行星的——并找到那些行星。”