對太陽來說太大的行星的發現推翻了太陽系形成模型 _太陽

LHS 3154系統與我們自己的地球和太陽質量比較的藝術表現。學分:賓夕法尼亞州立大學
據賓夕法尼亞州立大學：據賓夕法尼亞州立大學的研究人員稱，一顆對其太陽來說質量太大的行星的發現，對以前關于行星及其太陽系形成的理解提出了質疑。
在發表在《科學》雜志上的一篇論文中，研究人員報告說，發現了一顆質量超過地球13倍的行星，圍繞“超冷”恒星LHS 3154運行，而它本身的質量比太陽小9倍。新發現的行星與其宿主恒星的質量比是地球和太陽的100多倍。
這一發現揭示了已知最大質量的行星在超冷矮星周圍的近距離軌道上，這是宇宙中質量最小和最冷的恒星。這一發現違背了當前理論對小恒星周圍行星形成的預測，標志著首次發現如此高質量的行星圍繞如此低質量的恒星運行。
“這一發現真正揭示了我們對宇宙知之甚少的一點，”賓夕法尼亞州立大學凡爾納·m·威拉曼天文學和天體物理學教授、論文的合著者Suvrath Mahadevan說。“我們不會想到在這樣一顆低質量恒星周圍會存在這么重的行星。”
他解釋說，恒星是由大團氣體和塵埃形成的。恒星形成后，氣體和塵埃以物質圓盤的形式圍繞新生恒星運行，最終可能發展成為行星。
“低質量恒星LHS 3154周圍的行星形成盤預計沒有足夠的固體質量來形成這顆行星，”Mahadevan說。“但它就在那里，所以現在我們需要重新審視我們對行星和恒星如何形成的理解。”
研究人員發現了這顆被命名為LHS 3154b的超大行星，使用的是由Mahadevan領導的科學家團隊在賓夕法尼亞州立大學建造的天文攝譜儀。這臺儀器被稱為“可居住區行星探測器”或“HPF”，旨在探測太陽系外圍繞最冷恒星運行的行星，這些行星的表面可能有液態水——生命的關鍵成分。
雖然在像我們太陽這樣的恒星周圍很難探測到這樣的行星，但超冷恒星的低溫意味著表面可能有液態水的行星相對于地球和太陽來說更接近它們的恒星。Mahadevan解釋說，這些行星和它們的恒星之間的距離較短，加上超冷恒星的質量較低，導致了宣布行星存在的可檢測信號。
“把它想象成星星是一堆篝火。火越冷，你就越需要靠近火來保持溫暖，”Mahadevan說。“行星也是如此。如果恒星較冷，那么行星需要更靠近恒星，如果它足夠溫暖以容納液態水的話。如果一顆行星的軌道離它的超冷恒星足夠近，當它被一顆軌道運行的行星牽引時，我們可以通過觀察恒星光譜或光線顏色的非常微妙的變化來檢測它。”
HPF位于得克薩斯州麥克唐納天文臺的霍比-埃伯利望遠鏡上，提供了迄今為止對來自附近恒星的紅外信號的一些最高精度的測量。
普林斯頓大學美國國家航空航天局·薩根天體物理學研究員、論文第一作者gumundur stefánsson說:“用HPF進行發現是非常特別的，因為它是我們從頭開始設計、開發和建造的一種新儀器，目的是觀察最低質量恒星周圍未知的行星種群，”他幫助開發了HPF，并在賓夕法尼亞州立大學作為研究生參與了這項研究。
“現在我們正在收獲回報，了解這些圍繞一些最近恒星運行的令人興奮的行星群的新的和意想不到的方面。”
該儀器已經產生了發現和確認新行星的關鍵信息，Stefánsson解釋說，但行星LHS 3154b的發現超出了所有的預期。

從LHS 3154b到其低質量宿主星的可能視圖的藝術渲染。鑒于其巨大的質量，LHS 3154b可能具有類似海王星的組成。學分:賓夕法尼亞州立大學
“根據目前HPF和其他儀器的調查工作，像我們發現的這樣的物體可能非常罕見，所以探測它真的很令人興奮，”賓夕法尼亞州立大學天文學研究生兼論文合著者梅根·德拉默說。"我們目前的行星形成理論很難解釋我們所看到的現象."
德拉默解釋說，在圍繞恒星LHS 3154軌道運行的大質量行星的情況下，團隊測量推斷的重行星核心需要行星形成盤中比當前模型預測的更大量的固體物質。
這一發現也對之前對恒星形成的理解提出了質疑，因為像LHS 3154這樣年輕和新形成的恒星周圍的塵埃質量和塵埃氣體比率需要比觀察到的高10倍，才能形成一顆像該團隊發現的那樣巨大的行星。
“我們的發現為所有現有的行星形成理論提供了一個極端的測試案例，”Mahadevan說。“這正是我們建造HPF的目的，發現我們銀河系中最常見的恒星是如何形成行星的——并找到那些行星。”