“不应该存在”的巨型行星对于它微不足道的恒星来说太大了

想象一下，你是一个农民，在鸡舍里寻找鸡蛋——但你发现的不是鸡蛋，而是鸵鸟蛋，比鸡可以产的任何东西都大得多。

这是如何我们的团队天文学家当我们感觉到发现了一颗巨大的行星，比地球重13倍以上，围绕着一颗凉爽、暗淡的红色恒星，质量是地球太阳的9倍。

这颗较小的恒星被称为M星，不仅比地球太阳系中的太阳小，而且亮度也低100倍。这样一颗恒星的行星形成盘中不应该有足够数量的物质来诞生如此巨大的行星。

宜居带行星探测器

在过去的十年中，我们的团队在宾夕法尼亚州立大学设计并制造了一种新仪器，能够探测到这些暗淡、凉爽的恒星发出的光，其波长超出了人眼的灵敏度——在近红外线——这些凉爽的恒星中发出大部分的光.

连接到德克萨斯州西部的 10 米 Hobby-Eberly 望远镜上，我们的仪器被称为宜居带行星探测器，可以测量行星引力拉扯恒星时恒星速度的细微变化。这种技术称为多普勒径向速度技术，是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不是地球太阳的恒星轨道上的任何行星大小的物体。

三十年前，多普勒径向速度观测使人们发现了51 飞马 b，这是已知的第一颗围绕类太阳恒星运行的系外行星。在随后的几十年里，像我们这样的天文学家改进了这项技术。

这些越来越精确测量有一个重要目标：能够发现岩石行星宜居区，恒星周围的区域，液态水可以在行星表面维持。

多普勒技术还不具备发现宜居带行星的能力，即围绕太阳大小的恒星的地球质量。但是，对于同一颗地球大小的行星，冷而暗淡的M星显示出更大的多普勒特征。

恒星的质量较低，导致它被轨道行星拉扯得更多。较低的亮度导致更近的可居住区以及更短的轨道，这也使这颗行星更容易被探测到。

这些较小恒星周围的行星是我们团队设计宜居带行星探测器要发现的行星。我们的新发现，发表在《科学》杂志上，一颗巨大的行星紧紧围绕着凉爽昏暗的M星LHS 3154（鸡舍里的鸵鸟蛋）运行，这真是令人惊讶。

LHS 3154b：不该存在的星球

行星在圆盘中形成由气体和粉尘组成。这些圆盘将尘埃颗粒聚集在一起，这些尘埃颗粒长成鹅卵石，最终结合形成一个坚固的行星核心。

一旦核心形成，行星就可以在重力作用下吸入固体尘埃以及周围的气体，如氢气和氦气。但它需要大量的质量和材料才能成功地做到这一点。这种形成行星的方式称为核心吸积.

像LHS 3154这样质量低的恒星，质量是太阳的九倍，应该有一个相应的低质量行星形成盘。

围绕如此低质量恒星的典型圆盘应该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。

从我们团队进行的计算机模拟中，我们得出结论，这样的行星需要的圆盘质量至少是通常假设的10倍通过对行星形成盘的直接观测.

一种不同的行星形成理论，引力不稳定性- 圆盘中的气体和尘埃经历直接坍缩形成行星 - 也很难解释这样一个没有非常大的圆盘的行星的形成。

围绕最常见恒星的行星

凉爽、暗淡的 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,行星氪星，围绕一颗M矮星运行。.

天文学家从宜居带行星探测器和其他仪器的发现中知道，在围绕最大质量的M星的近距离轨道上的巨型行星是至少稀有 10 倍比太阳星周围的那些。

在发现LHS 3154b之前，我们还不知道在质量最小的M恒星周围的近距离轨道上有如此大质量的行星。

了解行星是如何在我们最酷的邻居周围形成的，将有助于我们了解行星的一般形成方式，以及围绕最多类型恒星的岩石世界是如何形成和演化的。这一系列研究还可以帮助天文学家了解M星是否能够支持生命。

苏夫拉特·马哈德万，Verne M. Willaman天文学与天体物理学教授，宾夕法尼亚州立大学;Guðmundur Kári Stefánsson，美国宇航局哈勃研究员，天体物理科学系，普林斯顿大学和梅根·德拉默， 天文学系研究生，宾夕法尼亚州立大学

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