周三凌晨,NASA(美国国家航空航天局)的TESS(凌星系外行星巡天卫星)捕捉到了一个罕见的单次凌星信号。这个信号让科学家发现了一个他们称之为“不可能”的行星系,它的存在或许会推翻我们关于行星如何形成的旧有认知。
这个行星系的特殊布局,根源是一颗“失败恒星”,编号为TOI-201 c。这类天体有一个不太公平的绰号——“失败恒星”。因为尽管它们像其他恒星一样,由坍缩的气体和尘埃云形成,却未能积聚足够的质量,来触发其核心处氢聚变为氦的核反应。褐矮星的质量通常在木星的13到80倍之间,或者说是太阳质量的0.013到0.08倍。这个质量区间,恰好让它们处在质量最大的行星和质量最小的恒星之间。
TOI-201 c拥有一个高度椭圆的轨道,绕其恒星公转一圈需要2881天。这个古怪的轨道,迫使其他行星——包括一颗名为TOI-201 d的“超级地球”和一颗名为TOI-201 b的“热木星”——不得不挤在它轨道之内一个极为狭窄的区域里形成。这一现象对天文学家来说不仅是全新的,更是彻底出乎了当前行星形成模型的预料。
从数据上看,TOI-201 d的公转周期是5.8天,TOI-201 b则是53天,它们的轨道都与那颗褐矮星的轨道完美对齐。褐矮星在相当于火星到太阳距离的尺度上制造了引力不稳定性,但这并没能阻止行星在该系统中形成。
研究团队成员、来自INAF(意大利国家天体物理研究所)的研究员阿尔多·博诺莫在一封邮件声明中说道:“这一发现为我们理解行星如何围绕大质量、偏心轨道天体形成,提供了至关重要的见解。” 这个系统直接挑战了一个固有观念:即气态巨行星都是在围绕新生恒星的尘埃气体盘中,形成于相当于地球到太阳距离2至3倍的位置上。
来自INAF的团队成员卢卡·纳波尼耶洛也在声明中解释道:“褐矮星以如此椭圆的轨道存在,迫使行星不得不在原初星盘最内层、最热的边缘地带形成并幸存下来。”他补充说,“此外,数据显示,在褐矮星近距离掠过时,那颗热木星会经历强烈且突然的凌星时间变化,这证明了两个巨行星之间正经历着一场剧烈且充满活力的动力学相互作用。” 这颗名为TOI-201 c的褐矮星,也是同类天体中第一个被发现的,它那漫长而偏心的轨道周期,能通过凌星法被探测到,本身就是一个极小概率的事件。
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