外星行星快速形成 挑戰天文學家認知

【2024年11月22日訊】(記者李言編譯報導)天文學家在一顆年輕的恆星周圍發現了一顆新生行星,這顆行星的形成僅花費了300萬年,用宇宙時間尺度來衡量相當迅速。這一發現挑戰了目前人類對行星形成速度的理解。

據路透社報導,這顆新生行星質量估計約為地球的10到20倍,是迄今發現的太陽系外最年輕的行星——系外行星之一。它位於由圍繞母恆星的密集氣體和塵埃形成的原行星盤(protoplanetary disk)旁邊。原行星盤為行星的形成提供了必要成分。

它所繞軌道運行的這顆恆星預計將成為一種橙矮星,其質量約為太陽的70%,亮度約為太陽的一半,位於我們的銀河系中,距離地球約520光年。光年是光在一年內行進的距離,約為5.9兆英里(9.5兆公里)。

北卡羅來納大學教堂山分校(UNC Chapel Hill)物理與天文系研究生、此次研究主要作者麥迪森‧巴伯(Madyson Barber)說,「這一發現證實了行星可以在300萬年內凝聚成型,這在之前並不明確,因為地球的形成需要1000萬到2000萬年。」

「我們並不真正了解行星形成需要多長時間。」UNC天體物理學家、研究共同作者安德魯‧曼(Andrew Mann)補充道,「我們知道巨行星的形成速度必須快於其盤面的消散速度,因為它們需要從盤面獲取大量氣體,但盤面消散需要500萬到1,000萬年。所以行星的形成需要100萬年?5萬年?10萬年?」

這顆行星被命名為IRAS 04125+2902 b和TIDYE-1b,每8.8天繞其恆星運行一次,距離約為太陽系最內層行星水星與太陽之間距離的五分之一。它的質量介於太陽系最大岩石行星地球和最小的氣體行星海王星之間,密度低於地球,直徑約為地球的11倍,化學成分尚不清楚。

研究人員懷疑這顆行星最初形成於距恆星較遠的地方,然後向內遷移。

「在恆星附近不容易形成大個行星,因為原行星盤在距恆星最近的地方消散得最快,這意味著在那麼近的地方快速形成大個行星所需材料不足。」巴伯說。

恆星和行星是由星際氣體和塵埃雲形成的。

巴伯說,「要形成一個恆星-行星系統,氣體和塵埃雲會塌縮並旋轉成一個平坦的環境,恆星位於中心,周圍環繞著盤面。行星將在這個盤面中形成,然後盤面會從靠近恆星的內部區域開始消散。」

研究人員使用所謂的「凌日」(過境)方法來檢測這顆行星,觀察到當行星從地球的視角經過恆星前方時,恆星亮度下降。這一發現是由美國宇航局(NASA)的凌日系外行星勘測衛星(TESS)太空望遠鏡捕捉到的。

「這是已知最年輕的凌日行星,與已知最年輕的行星相當。」巴伯說。

他補充道,「之前人們認為我們無法找到這麼年輕的凌日行星,因為盤面會妨礙觀測。但由於某種我們尚不確定的原因,外部盤面發生扭曲,留下了一個通往恆星的完美窗口,使我們能夠探測到凌日現象。」

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