325光年外,發現一顆10個木星質量的巨行星,科學家:它不該存在

過去對圍繞大質量恒星運行的行星的研究表明,圍繞質量 超過太陽三倍的恒星運行的行星可能很少見,甚至根本不存在。這是因為大質量恒星會發出更多的輻射,這會導致這些恒星周圍的氣體和塵埃等致密物質盤在它們合并成行星之前蒸發。

然而,一個新發現的系外行星,可能會迫使科學家重新思考他們關于行星形成的一些想法。發表在《自然》雜志上的一項研究中,瑞典天文學家 發現一顆質量超過10個木星的氣態巨行星繞著一個雙星系統運行,而理論上,這顆巨大的氣態巨行星根本不應該存在

一個巨大而熾熱的恒星系統!

在距離地球325光年的地方,有一個半人馬座 b(b Centauri )的雙星系統(b Centauri A 和 b Centauri B)。其恒星質量至少是太陽的6-10倍,也是迄今為止科學家發現的最大雙星系統。不過其年齡非常年輕,大約只有1500萬年。和我們的太陽相比,它還是個‘弟弟’。

在過去的研究發現中,巨行星出現的頻率隨著恒星質量的增加而增加,但是在1.9個太陽質量處是一個轉折點,并且頻率在3個太陽質量前迅速下降,而且在此之前,還沒有在一顆質量超過太陽三倍的恒星周圍發現任何行星。所以科學家認為,巨行星形成會受到大質量恒星的限制。

造成此現象的主要原因很可能是大質量恒星非常熱,半人馬座 b雙星系統也不例外。半人馬座 b 系統的主恒星(A)是所謂的 B 型恒星,估計溫度約為 18000 攝氏度,大約比我們的 G 型太陽熱三倍,比任何其他已知行星的宿主恒星都要熱。因其高溫,它會發出大量紫外線和X射線輻射。

這種恒星的大質量和熱量對周圍的氣體有很強的影響,這應該會阻礙行星的形成。特別是,恒星越熱,它產生的高能輻射就越多,這會使周圍的物質蒸發得更快。因為科學家認為B型恒星極具破壞性和危險性,周圍很難形成大型行星。

然而,一顆意想不到的巨行星正在圍繞半人馬座 b系統運行。

瑞典斯德哥爾摩大學的天文學家馬庫斯·詹森(Markus Janson)團隊于 2019年3月首次使用智利的甚大望遠鏡對該系統進行了直接成像,然后于2021年4月進行了后續觀測,結果發現這個雙星系統竟然存在一顆行星,團隊將其命名為「b Cen (AB)b」。

這顆行星也忒大了,質量約10.9倍木星!

甚大望遠鏡(VLT)上的高對比度光譜偏振法系外行星搜索儀(SPHERE),可以將來自行星的微弱光與來自恒星系統本身的非常亮的光區分開來。詹森團隊就是通過 SPHERE 發現了 b Cen (AB)b 行星。有趣的是,后續工作表明,這顆行星在 20 年前被 ESO的小型望遠鏡觀測到,但當時沒有正確識別。

分析發現,b Cen (AB)b 是一顆氣態巨行星,而且質量大得驚人,其質量約為10.9倍的木星。更令人驚訝的是,這顆行星距離宿主恒星約836億公里,應該是已知的最寬的行星軌道之一。相比之下,這個軌道距離是木星-太陽的100倍。

還有一個奇怪的事是它的過去,它的軌道相對圓形,這意味著它有一個平靜的成長經歷。一般來說,大多數行星圍繞它們的恒星運行為橢圓軌道,這可能是由于在其早期歷史中撞擊行星的小行星或被其他太空巖石撞擊造成的。

至于這顆氣態巨行星是如何形成的,尚不清楚。最常見的行星形成過程是「核心吸積」,即原行星盤中的塵埃顆粒聚集在一起形成巖石核心,然后引力將其他氣體塵埃吸積在一起形成行星。

不過團隊懷疑,氣態巨行星可能是由引力不穩定性形成——但這個方法要求原行星盤的質量非常大,以至于它會導致盤的一部分在自身引力的作用下自行坍塌。當這種情況發生時,就會產生一個小的次級天體并開始圍繞這顆恒星運行。而巨大的軌道距離可以解釋這顆氣態巨行星存在,使其遠離來自半人馬座 b 恒星的高能輻射而變得相對安全。

宇宙就是這樣,充滿了神秘和奇妙。似乎無論我們在哪里看,無論是小恒星還是大恒星,單顆恒星還是雙星,活著的恒星還是死去的恒星殘骸,我們總能找到某種形式的行星,即使是在我們認為不可能的地方。雖說太過靠近恒星的行星是致命的,但科學發現也在告訴我們,巨大的外星世界廣闊的地下海洋中可能存在生命。b Cen (AB)b的發現,還擴大了行星形成的可能環境范圍,這也可能預示著太陽系以外更廣泛的宜居世界等待我們去發現。

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