“孤獨(dú)的熱木星”理論將被推翻？天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)的多行星系統(tǒng)，十分奇怪
“如今，關(guān)于行星的形成和早期行星系的演化，還有很多事情是我們不知道的。”
（圖解：這幅藝術(shù)想象圖中，一顆熱木星正繞其母恒星旋轉(zhuǎn)，伴隨著它的還有一個(gè)超級(jí)地球和一顆冰質(zhì)巨行星。圖源： Robert Lea (created with Canva)）
近期，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)奇怪的多行星系統(tǒng)，它表明，所謂的“熱木星”可能根本不是孤獨(dú)的巨行星。為此，科學(xué)家們可能不得不重新審視他們那些用于解釋行星和行星系統(tǒng)是如何形成與演化的模型。
在豺狼座外大約403光年的地方，這個(gè)令人意外的系統(tǒng)以WASP-132這顆K型恒星為繞轉(zhuǎn)中心。星系里的常住居民有一顆熱木星（WASP-132b），內(nèi)圈一顆新發(fā)現(xiàn)的超級(jí)地球（WASP-132c），以及外圈遙遠(yuǎn)的一顆冰質(zhì)巨行星（WASP-132d）。這一發(fā)現(xiàn)是由來(lái)自日內(nèi)瓦大學(xué)（UNIGE）、國(guó)家行星研究中心（NCCR）、伯爾尼大學(xué)（UNIBE）和蘇黎世大學(xué)（UZH）等一系列研究所的研究人員得出的。
WASP-132這顆熱木星的質(zhì)量不到木星的一半，在七個(gè)地球日內(nèi)就能圍繞其恒星旋轉(zhuǎn)一周。而超級(jí)地球的質(zhì)量有地球的六倍，24個(gè)小時(shí)多一點(diǎn)的時(shí)間就能繞轉(zhuǎn)恒星一周。外部的冰質(zhì)巨行星的質(zhì)量則是木星的五倍，五年繞轉(zhuǎn)恒星一周。，作為廣角行星搜索（WASP）計(jì)劃的一部分，科學(xué)家們自2006年以來(lái)就一直在研究這個(gè)系統(tǒng)。2021年，美國(guó)國(guó)家航空航天局NASA的凌星系外行星巡天衛(wèi)星（TESS）發(fā)現(xiàn)了這顆超級(jí)地球，這表明WASP-132是一個(gè)不同尋常的行星系統(tǒng)。
科學(xué)家們現(xiàn)在已經(jīng)更加詳細(xì)地了解了WASP-132系統(tǒng)的非凡結(jié)構(gòu)。然而，近二十年來(lái)對(duì)它的研究并沒(méi)有阻止它不斷給科學(xué)家們帶來(lái)驚喜。團(tuán)隊(duì)成員、蘇黎世大學(xué)天文學(xué)家拉維特·赫萊德告訴Space網(wǎng)站：“這提醒我們，行星系統(tǒng)非常多樣化，仍然有許多與行星形成和年輕系統(tǒng)的早期演化有關(guān)的事情是我們不了解的?！?/p>
【熱木星是如何成為宇宙中的“獨(dú)行俠”的？】
熱木星是氣態(tài)巨行星，其質(zhì)量通常是我們太陽(yáng)系中木星的許多倍。它們的軌道也非常靠近它們的主恒星——這是很奇怪的，因?yàn)榭茖W(xué)家們認(rèn)為，在圍繞恒星體旋轉(zhuǎn)的原行星吸積盤中，如此大的行星很難在恒星附近形成。
因此，科學(xué)家們推測(cè)，熱木星最開(kāi)始并沒(méi)有出現(xiàn)在從我們今天觀察到的地方，而是不斷向內(nèi)“遷移”到中央的恒星?？茖W(xué)家們認(rèn)為熱木星是“孤獨(dú)的”，正是因?yàn)樵诶碚撋?，這種遷移會(huì)導(dǎo)致內(nèi)軌道上任何行星的吸積或拋射。
Helled說(shuō)：“我們認(rèn)為，熱木星應(yīng)當(dāng)在距離恒星半徑較大的地方形成，然后向內(nèi)遷移到目前的軌道。這種遷移要么會(huì)導(dǎo)致物質(zhì)吸積（物質(zhì)聚集到熱木星上），要么就使得固體甚至原行星拋射，從而‘中斷’內(nèi)部行星的形成?！叭欢?，這個(gè)系統(tǒng)中的超級(jí)地球比它的熱木星兄弟更靠近中心恒星，從而挑戰(zhàn)了這一理論?！盚elled補(bǔ)充到，WASP-132系統(tǒng)中熱木星之外有一顆冰冷的巨行星，這一事實(shí)表明行星仍然可以在熱木星附近形成。
（圖解：圍繞嬰兒恒星形成行星的原行星盤。圖源：University of Copenhagen/Lars Buchhave）
WASP-312b的向內(nèi)遷移并沒(méi)有破壞這些行星的軌道，這一事實(shí)表明，熱木星可能有一條更穩(wěn)定、行為上更“冷靜”的向內(nèi)遷移路徑。
Helled說(shuō)：“這個(gè)事實(shí)還對(duì)WASP-132行星的形成時(shí)間尺度和該系統(tǒng)原行星盤的形成條件提供了重要的約束。”
該團(tuán)隊(duì)仍然不知道WASP-132系統(tǒng)與其他擁有孤獨(dú)熱木星的行星系統(tǒng)有什么不同。
“這是我們接下來(lái)需要探索的，我們不僅要從理論上模擬這樣一個(gè)系統(tǒng)的形成，還要繼續(xù)觀測(cè)。為了確定包括熱木星在內(nèi)的多行星系統(tǒng)的發(fā)生率，我們需要研究能夠?qū)е逻@種系統(tǒng)形成的模型，并了解這種系統(tǒng)的產(chǎn)生是否普遍?！?/p>
科學(xué)家們將繼續(xù)對(duì)WASP-132進(jìn)行調(diào)查，等待來(lái)自蓋亞（Gaia）天文衛(wèi)星的數(shù)據(jù)——自2014年以來(lái)，該機(jī)構(gòu)一直在研究該系統(tǒng)。這可能會(huì)揭示星系居民更多的信息，包括在其邊緣地帶是否存在“失敗恒星”，也就是褐矮星。與此同時(shí)，這樣一個(gè)系統(tǒng)的存在引導(dǎo)我們對(duì)熱木星理解進(jìn)行修正。Helled說(shuō)：“我希望這項(xiàng)研究將促進(jìn)對(duì)熱木星的形成、遷移在行星系統(tǒng)形成中的作用、以及包括熱木星在內(nèi)的行星系統(tǒng)的多樣性等的進(jìn)一步研究?！?/p>
該團(tuán)隊(duì)的研究于2025年1月15日發(fā)表在《天文學(xué)與天體物理學(xué)》雜志上。
BY:Robert Lea
FY:Stella Zhang（張姝鈴）
如有相關(guān)內(nèi)容侵權(quán)，請(qǐng)?jiān)谧髌钒l(fā)布后聯(lián)系作者刪除
轉(zhuǎn)載還請(qǐng)取得授權(quán)，并注意保持完整性和注明出處
熱門跟貼