这颗被禁止的系外行星LHS 3154 b对它的恒星来说太大了
插图显示了一颗巨大的行星围绕着一颗小恒星运行。(图片来源:uux.cn/宾夕法尼亚州立大学)
（神秘的地球uux.cn）据美国太空网（罗伯特·李）：天文学家发现了一颗巨大的太阳系外行星，或称“系外行星”，围绕一颗超冷的矮星运行，这颗矮星太小了，无法容纳这样一个世界，挑战了科学家关于行星和行星系统如何诞生的模型。
这颗被命名为LHS 3154 b的行星的质量是地球的13倍，这意味着它的质量与太阳系冰巨人海王星相似，但它紧密围绕一颗比太阳小9倍的小矮星运行。
这意味着类海王星世界和它的母恒星LHS 3154(位于大约51光年之外)之间的比率比地球和太阳之间的质量比率大100倍，这是研究人员认为不可能的。这是第一次在宇宙中较小的恒星周围发现如此巨大质量的行星。
“这一发现真正证明了我们对宇宙的了解有多么少，”研究合著者、宾夕法尼亚州立大学凡尔纳·m·威拉曼天文学和天体物理学教授Suvrath Mahadevan在一份声明中说。“我们不会想到在这样一颗低质量恒星周围会存在这么重的行星。”
挑战恒星和行星是如何诞生的
当巨大的气体和尘埃云堆积成过于密集的斑块时，恒星就形成了，这些斑块不断增长，直到它们最终在自身重力的作用下坍塌。这就留下了一个被称为“原行星盘”的剩余物质圆盘包围的婴儿恒星。
顾名思义，科学家们认为行星最终会从这个剩余的物质盘中出现。恒星形成过程中留下的物质数量限制了这些潜在行星的大小。
该小组确定，LHS 3154 b具有如此沉重的行星核心，以至于它所在的行星形成盘必须容纳大量固体物质。简而言之，它必须拥有比当前模型预测的更多的物质，研究合著者和宾夕法尼亚州立大学天文学研究生梅根·德拉默解释道。
因此，这颗特殊系外行星的发现也提出了恒星形成的问题。这是因为LHS 3154原始行星盘中的尘埃质量比和尘埃气体含量比预测的要高10倍，才能诞生一个像LHS 3154 b一样大的类海王星世界。
“低质量恒星LHS 3154周围的行星形成盘预计没有足够的固体质量来形成这颗行星，”Mahadevan解释道。“但它就在那里，所以现在我们需要重新审视我们对行星和恒星如何形成的理解。”
(左)地球-太阳系统(右)新发现的系外行星LHS 3154 b及其恒星的系统(图片来源:uux.cn/宾夕法尼亚州立大学)
可居住区行星探测器超出预期
Mahadevan和他的同事通过使用可居住区行星探测器(HPF)探测到了系外行星LHS 3154 b，这是位于得克萨斯州麦克唐纳天文台的Hobby-Eberly望远镜上的一种天文摄谱仪。HPF旨在探测围绕银河系中一些最冷恒星运行的系外行星。
该仪器实际上是Mahadevan和一个团队一起帮助建造的，它特别关注的是距离恒星既不太近也不太远的行星，以容纳液态水，这是生命的关键要求。这些行星位于其恒星周围所谓的可居住区。
这样的行星不容易被发现，部分原因是冷恒星的可居住区比太阳系中的可居住区更靠近这些恒星。这意味着这些世界经常被它们相对较小的母星发出的光所遮蔽。
此外，预计这些行星本身很小，这使得它们更难被探测到。
“把它想象成星星是一堆篝火。火越冷，你就越需要靠近火来保持温暖，”Mahadevan说。“行星也是如此。如果恒星较冷，那么行星需要更靠近恒星，如果它足够温暖以容纳液态水的话。
“如果一颗行星的轨道离它的超冷恒星足够近，当它被一颗轨道运行的行星牵引时，我们可以通过观察恒星光谱或光线颜色的非常微妙的变化来检测它。”
LHS 3154 b的探测对HPF来说非常重要，因为它显示了该仪器提供重要系外行星结果的潜力，团队成员兼普林斯顿大学天体物理学美国国家航空航天局·萨根研究员表示，这一结果超出了该仪器的所有预期。
“我们的发现为所有现有的行星形成理论提供了一个极端的测试案例，”Mahadevan总结道。“这正是我们建造HPF的目的，发现我们银河系中最常见的恒星是如何形成行星的——并找到那些行星。”
该团队的研究发表在11月30日的《科学》杂志上。
