繞小恒星運行的巨行星顛覆既有理論

日期: 2025-06-09 | 來源: 大紀元 | 有0人參與評論 | 字體: 小中大
天文學家在新研究中發現一顆巨大的系外行星環繞一顆質量很小的恒星運轉。這種罕見現象無法以既有的行星形成理論加以解釋，而該行星的起源也成了未解之謎。

英國華威大學（University of Warwick）在6月4日發布的新聞稿中指出，這顆被稱為TOI-6894的恒星與銀河系中的許多恒星一樣，是一顆小型紅矮星。它的質量僅為太陽的20%左右，不被視為具有孕育大型行星的條件。

然而，由該校天體物理學家布萊恩特（Edward Bryant）所主導的國際研究團隊卻發現有一顆被稱為TOI-6894b的巨行星繞行這顆小恒星的明顯特征。

該團隊借由凌日系外行星巡天衛星（Transiting Exoplanet Survey Satellite, TESS）的觀測資料進行大規模調查，結果意外發現了這個恒星系統。

布萊恩特表示，他起初通過TESS對超過91,000顆低質量紅矮星的觀測來尋找巨行星，隨後發現TOI-6894b的凌日現象（指行經TOI-6894與地球之間而被觀測到）。

布萊恩特說，他對於這項發現感到非常興奮。“我們從未預料到像TOI-6894b這樣的行星能夠在如此低質量的恒星周圍形成。這項發現將成為了解巨行星形成的極端情況的基礎。”

TOI-6894b是一顆低密度氣態巨行星，半徑略大於土星，但質量只有土星的50%左右。而TOI-6894是迄今已知擁有這種巨行星繞行的最低質量恒星，其質量僅為擁有此類行星的質量次低恒星的60%。

TOI-6894b的特殊之處還包括它的大氣。天文學家迄今發現的氣態巨行星大多是熱木星（hot Jupiter），也就是溫度介於克氏（Kelvin）1,000至2,000度的巨大氣態巨行星。相較之下，TOI-6894b的溫度僅為克氏420度，很有可能被天文學家描述為擁有低溫大氣層的巨行星之一。

挑戰既有的行星形成理論

該團隊成員之一、倫敦大學學院（University College London）系外行星副教授艾倫（Vincent Van Eylen）說：“這是一個很有趣的發現。我們真的不知道一顆質量如此小的恒星如何形成如此巨大的行星。這是尋找更多系外行星的目標之一。”

他說：“經由尋找不同於我們太陽系的行星系統，我們可以測試我們的模型，並更好地理解我們自己的太陽系是如何形成的。”

目前有關行星形成最廣為接受的理論是核心吸積理論（core accretion theory）。依據該理論，行星的核心首先借由吸積（物質的逐漸累積）形成，隨著核心質量的增加，它最終會吸引能形成大氣層的氣體，並經由失控的氣體吸積過程成為一顆氣態巨行星。

根據這個理論，低質量恒星周圍比較難形成氣態巨行星，因為恒星周圍原行星盤（protoplanetary disk）中的氣體和塵埃數量（亦即行星形成的原料）十分有限，無法形成質量足夠大的核心，也無法發生失控的氣體吸積過程。

但TOI-6894b的存在表明，該理論並非完全准確，需要其它理論來說明。

布萊恩特補充說：“考慮到這顆行星的質量，TOI-6894b可能是經由一個中等質量的核心吸積過程形成的。在這個過程中，一顆原行星（protoplanet，指原行星盤中的大型行星胚胎）形成並穩定地吸積氣體，但核心的質量不足以形成失控的氣體吸積。”

他說：“另一種可能是，它是由一個引力不穩定的圓盤形成的。在某些情況下，恒星周圍的圓盤會因為自身施加的引力而變得不穩定。這些圓盤隨後會碎裂，使氣體和塵埃坍縮而形成行星。”

但該團隊發現，從現有資料來看，這兩種理論都無法完全解釋TOI-6894b的形成，這使得這顆巨行星的起源成為懸而未決的問題。

上述研究成果於6月4日發表在《自然-天文學》（Nature Astronomy）期刊上。

天文學家發現巨行星TOI-6894b繞行小型紅矮星TOI-6894，此一現象顛覆了既有行星形成理論。此為系外行星繞行紅矮星的示意圖，與本文無關。(Shutterstock)
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