一颗巨大的行星对于自己的太阳来说太大了促使天文学家重新思考系外行星的形成

想象一下，您是一位农民，在鸡舍中寻找鸡蛋，但您发现的不是鸡蛋，而是鸵鸟蛋，它比鸡能下的任何东西都大得多。

今年早些时候，当我们发现一颗巨大的行星(比地球重13倍多)围绕着一颗凉爽、暗淡的红色恒星(质量比地球太阳小9倍)时，我们的天文学家团队就有了这样的感受。

较小的恒星称为M星，不仅比地球太阳系中的太阳小，而且亮度也低100倍。这样的恒星在其行星形成盘中不应该有足够的物质来诞生如此巨大的行星。

宜居带行星探测器

在过去的十年里，我们的团队在宾夕法尼亚州立大学设计并建造了一台新仪器，能够探测这些暗淡、冷恒星发出的光，其波长超出了人眼的敏感度——近红外光——这些冷恒星在近红外区域发出了大部分的光。他们的光芒。

我们的仪器被称为“宜居带行星探测器”，连接到西德克萨斯州的10米霍比-埃伯利望远镜，可以测量行星引力拉扯恒星时恒星速度的微妙变化。这项技术称为多普勒径向速度技术，非常适合探测系外行星。

“系外行星”是太阳系外和行星这两个词的组合，因此该术语适用于围绕除地球太阳之外的恒星运行的任何行星大小的天体。

三十年前，多普勒径向速度观测发现了飞马座51b，这是第一颗已知的围绕类日恒星运行的系外行星。在接下来的几十年里，像我们这样的天文学家改进了这项技术。这些日益精确的测量有一个重要目标：能够在宜居带(恒星周围的区域，行星表面可以维持液态水的区域)发现岩石行星。

多普勒技术尚不具备发现太阳大小恒星周围质量与地球相当的宜居带行星的能力。但对于同一个地球大小的行星来说，凉爽而昏暗的M星显示出更大的多普勒特征。恒星的质量较低，导致它受到绕轨道运行的行星的牵引力更大。较低的光度导致更近的宜居带和更短的轨道，这也使得这颗行星更容易被探测到。

这些较小恒星周围的行星就是我们团队设计的宜居带行星探测器要发现的行星。我们发表在《科学》杂志上的新发现，发现了一颗大质量行星，紧密围绕冷暗M星LHS3154(鸡舍里的鸵鸟蛋)运行，这着实令人惊讶。

LHS3154b：不应该存在的星球

行星形成于由气体和尘埃组成的圆盘中。这些圆盘将尘埃颗粒聚集在一起，这些尘埃颗粒长成卵石，最终结合形成坚固的行星核心。一旦核心形成，行星就会通过重力吸引固体尘埃以及周围的气体，例如氢和氦。但它需要大量的质量和材料才能成功做到这一点。这种形成行星的方式称为核心吸积。

一颗质量如LHS3154的恒星，质量比太阳小九倍，应该有一个相应的低质量行星形成盘。

围绕这种低质量恒星的典型圆盘应该根本没有足够的固体材料或质量来制造足够重的核心来创造这样的行星。根据我们团队进行的计算机模拟，我们得出的结论是，这样的行星需要的圆盘质量至少是直接观察行星形成圆盘所假设的质量的10倍。

另一种不同的行星形成理论，即引力不稳定性——圆盘中的气体和尘埃直接塌缩形成行星——也很难解释这种没有非常大的圆盘的行星的形成。

最常见恒星周围的行星

凉爽、昏暗的M星是我们银河系中最常见的恒星。在DC漫画传说中，超人的家乡氪星绕着一颗M矮星运行。

天文学家根据宜居带行星探测器和其他仪器的发现得知，围绕最大质量M恒星的近距离轨道上的巨行星比类日恒星周围的行星至少稀有10倍。据我们所知，在LHS3154b被发现之前，没有如此大质量的行星围绕质量最小的M恒星进行近距离轨道运行。

了解行星如何围绕我们最冷的邻居形成，将有助于我们了解行星的一般形成方式，以及大多数类型恒星周围的岩石世界如何形成和演化。这一系列的研究还可以帮助天文学家了解M星是否能够支持生命。