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科学家发现挑战行星形成理论的巨型行星
一项震撼天文学界的重大发现近期颠覆了行星形成理论。国际天文学家团队利用美国宇航局的TESS(凌日系外行星巡天卫星)数据,确认了一颗罕见的巨型行星——TOI-6894b的存在。这颗行星的特别之处在于,它围绕着一颗质量仅为太阳五分之一的小型红矮星运行,而其体积却接近土星。这一发现直接挑战了关于低质量恒星环境下行星形成的现有理论。
托管TOI-6894b的红矮星仅是银河系中众多小型恒星之一,其质量极低,不适合行星形成。然而,研究团队在通过欧洲南方天文台的甚大望远镜(VLT)验证这一数据时,发现了这颗巨型行星清晰的凌日信号。这是迄今为止发现的围绕最低质量恒星运行的巨型行星,为天文学界提供了突破性的研究样本。
主导该研究的华威大学天体物理学奖学金研究员兼论文首席作者爱德华·布莱恩特博士指出,“这次发现让我非常激动。在分析超过91,000颗低质量红矮星的观测数据后,我们发现了这一既不寻常又具有深远意义的行星系统。这颗行星的存在不符合我们对于巨型行星如何形成的传统理解,未来它将成为研究行星形成极限的重要基石。”
目前最广泛接受的行星形成理论——核心吸积模型认为,首先形成的行星核心通过聚集周围的气体和尘埃,逐步引力吸积更多的气体,最终形成气体巨行星。然而,根据这一模型,低质量恒星周围的原行星盘中的气体和尘埃不足以形成足够大的核心,阻止了气体吸积的“跑步”过程。然而,TOI-6894b的存在迫使科学家重新思考这套理论的适用性。
研究团队表示,该行星可能通过一种修正后的核心吸积模型形成,即核心逐步吸积气体但未进入快速气体吸积阶段;另一种可能性则是通过不稳定的原行星盘形成。当恒星周围的盘在重力作用下自发碎裂,气体和尘埃塌陷形成行星。然而现有数据无法完全解释该行星的形成过程,具体起源仍然是一个未解的谜团。
联合研究者、英国华威大学副教授丹尼尔·贝利斯博士补充道:“银河系中大多数恒星其实都是像这颗红矮星这样的小型恒星。由于过去认为这种恒星无法形成巨型行星,许多观察未涉及它们。TOI-6894b的发现将显著影响我们对银河系中巨型行星数量的估算。”
与常见的“热木星”不同,TOI-6894b是一颗温度较低的气态巨行星,表面温度仅约420开尔文,远低于普通巨型气态行星动辄1,000至2,000开尔文的高温。在如此低温条件下,其大气或以甲烷化学为主,并可能包含罕见的氨。
伯明翰大学教授、SPECULOOS合作项目成员阿莫里·特里奥表示:“基于TOI-6894b的恒星辐射,我们预计该行星的大气中甲烷化学占主导。其低温特性使得大气中可能出现氨,这是迄今为止未曾在系外行星上发现的特殊特质。这颗行星为研究富含碳、氮以及氧的大气提供了独一无二的实验室。”
目前,研究团队已经计划利用詹姆斯·韦伯空间望远镜在未来12个月内进一步分析TOI-6894b的大气组成。这项深入分析将揭示行星内部核心结构,帮助科学家解答该行星的形成机制谜团。
来自智利千禧天体物理研究所的安德烈斯·乔丹博士表示:“这项发现为行星形成模型带来了新的挑战,同时为后续研究提供了一个极具学术价值的目标。通过长期系统化的观测项目,我们能够进一步揭示低质量恒星的行星形成能力,以及丰富系外行星的大气特征。”
TOI-6894b 的发现不仅是对现有理论的质疑和补充,更是进一步拓展天文学研究范围的重要起点。随着后续观测和分析的推进,这颗特殊的行星或将成为科学家探索宇宙中行星形成和多样性的标志性案例。
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