有很多的在太阳系之外,但新发现的世界是一个真正的太空奇观。
系外行星 TOI-5205b 是一颗气态巨行星,其大小和质量与,绕红矮星 TOI-5205 运行。 但这并没有什么不寻常的。 行星始终围绕恒星运行。
与木星大小的系外行星相比,TOI-5205 的尺寸不同寻常。 这颗恒星的半径还不到其行星半径的四倍,其半径和质量略低于太阳的 40%。 此外,TOI-5205b 的轨道非常近,每 1.6 天绕红矮星运行一次。
这是第一次发现这么大的系外行星绕着这么小的红矮星运行,天文学家还没有弄清楚这样一个奇怪的配对是如何形成的。 它违背了我们目前对行星形成的理解。
“主恒星 TOI-5205 的大小约为木星的四倍,”天文学家舒巴姆·卡诺迪亚说卡内基科学研究所的博士说:“然而它却以某种方式成功地形成了一颗木星大小的行星,这非常令人惊讶。”
红矮星是我们所知的最小的主序星; 如果再小一点,我们就会开始转向棕矮星不完全是恒星的领域。 它们的质量、亮度和热量都很低,燃烧氢储备的速度非常缓慢,因此它们的预计寿命可能会在数万亿年,比目前宇宙 138 亿年的年龄还要长。
因为红矮星又小又暗,所以肉眼无法看到它们。 但它们是银河系中数量最多的恒星。 然而,其中5,250 颗系外行星截至撰写本文时已确认,只有 240 颗正在绕红矮星运行; 其中只有大约十几个是木星大小或更大的。
我们对行星形成的了解表明,这种恒星与系外行星配对的可能性不大。 恒星是由密集的气体和尘埃云团形成的。 随着它们的生长,它们周围的物质会凝聚成一个圆盘,注入到婴儿恒星中,有点像水流进排水沟。 一旦恒星足够大,它发出强大的风它将最接近的物质吹走,切断恒星的生长。
然后,这个圆盘中剩下的东西形成绕恒星运行的物体,聚集在一起逐渐成长为行星。 我们目前的模型表明,要制造一颗气态巨行星,需要大约 10 个地球质量的岩石盘材料来制造行星核心,然后行星核心会积聚气体以形成巨大的扩展大气层。 在小恒星将盘的残余物炸走之前,这个过程也必须相对较快地发生。
我们的模型还表明,一颗微小的红矮星的盘中不应该有足够的物质来使这一过程在所需的时间内发生。
“TOI-5205b 的存在扩展了我们对这些行星诞生的圆盘的了解,”卡诺迪亚 说。
“一开始,如果圆盘中没有足够的岩石材料来形成最初的核心,那么就无法形成气态巨行星。最后,如果圆盘在巨大的核心形成之前蒸发掉,那么就无法形成一颗气态巨行星。尽管存在这些护栏,但 TOI-5205b 仍无法形成一颗气态巨行星。根据我们目前对行星形成的名义理解,TOI-5205b 不应该存在;
这颗系外行星是根据凌日发现的,即一个绕轨道运行的世界从我们与其主恒星之间经过。 这条通道使星星的光芒变暗; 如果恒星的固有亮度已知,天文学家就可以计算出系外行星的大小。 恒星和系外行星之间的引力相互作用也会导致恒星在现场轻微“摆动”,测量这种摆动可以让天文学家计算出系外行星的质量。
基于这些观察卡诺迪亚和他的团队发现这颗系外行星的质量是木星的1.08倍,半径是木星的1.03倍。 它是恒星半径的 27.2%,分别是太阳质量和半径的 39.4% 和 39.2%。
这似乎有些极端,但更令人着迷的是,TOI-5205b 并不孤单。 最近上传到预印本服务器 arXiv 并接受发表的一篇论文详细介绍了这一发现TOI-3235b,一颗质量为木星0.665倍、半径为1.07倍的系外行星,绕着一颗质量为太阳0.394倍、半径为0.37倍的红矮星运行,周期为2.6天。
2021年,天文学家宣布发现TOI-519b是一颗质量为木星14倍、半径为1.07倍的气态巨行星,绕着一颗质量和半径为太阳0.37倍的红矮星运行,周期为1.27天。
因此,这些系外行星可能存在,即使很少。 如何解决将取决于未来的工作。 幸运的是,这些系外行星的凌日可以提供帮助。
恒星发出的光在穿过系外行星大气层时会发生变化。 使用 JWST 等强大的红外望远镜,可以详细检查这些变化,以确定这些大气的成分。
也许它们也会包含一些线索,导致这个迷人的谜团得到解决。
该研究发表于天文杂志。