“孤獨的熱木星”理論將被推翻？天文學家發現的多行星系統，十分奇怪

“如今，關于行星的形成和早期行星系的演化，還有很多事情是我們不知道的。”

（圖解：這幅藝術想象圖中，一顆熱木星正繞其母恒星旋轉，伴隨著它的還有一個超級地球和一顆冰質巨行星。圖源： Robert Lea (created with Canva)）

近期，科學家們發現了一個奇怪的多行星系統，它表明，所謂的“熱木星”可能根本不是孤獨的巨行星。為此，科學家們可能不得不重新審視他們那些用于解釋行星和行星系統是如何形成與演化的模型。

在豺狼座外大約403光年的地方，這個令人意外的系統以WASP-132這顆K型恒星為繞轉中心。星系里的常住居民有一顆熱木星（WASP-132b），內圈一顆新發現的超級地球（WASP-132c），以及外圈遙遠的一顆冰質巨行星（WASP-132d）。這一發現是由來自日內瓦大學（UNIGE）、國家行星研究中心（NCCR）、伯爾尼大學（UNIBE）和蘇黎世大學（UZH）等一系列研究所的研究人員得出的。

WASP-132這顆熱木星的質量不到木星的一半，在七個地球日內就能圍繞其恒星旋轉一周。而超級地球的質量有地球的六倍，24個小時多一點的時間就能繞轉恒星一周。外部的冰質巨行星的質量則是木星的五倍，五年繞轉恒星一周。，作為廣角行星搜索（WASP）計劃的一部分，科學家們自2006年以來就一直在研究這個系統。2021年，美國國家航空航天局NASA的凌星系外行星巡天衛星（TESS）發現了這顆超級地球，這表明WASP-132是一個不同尋常的行星系統。

科學家們現在已經更加詳細地了解了WASP-132系統的非凡結構。然而，近二十年來對它的研究并沒有阻止它不斷給科學家們帶來驚喜。團隊成員、蘇黎世大學天文學家拉維特·赫萊德告訴Space網站：“這提醒我們，行星系統非常多樣化，仍然有許多與行星形成和年輕系統的早期演化有關的事情是我們不了解的。”

【熱木星是如何成為宇宙中的“獨行俠”的？】

熱木星是氣態巨行星，其質量通常是我們太陽系中木星的許多倍。它們的軌道也非常靠近它們的主恒星——這是很奇怪的，因為科學家們認為，在圍繞恒星體旋轉的原行星吸積盤中，如此大的行星很難在恒星附近形成。

因此，科學家們推測，熱木星最開始并沒有出現在從我們今天觀察到的地方，而是不斷向內“遷移”到中央的恒星。科學家們認為熱木星是“孤獨的”，正是因為在理論上，這種遷移會導致內軌道上任何行星的吸積或拋射。

Helled說：“我們認為，熱木星應當在距離恒星半徑較大的地方形成，然后向內遷移到目前的軌道。這種遷移要么會導致物質吸積（物質聚集到熱木星上），要么就使得固體甚至原行星拋射，從而‘中斷’內部行星的形成。“然而，這個系統中的超級地球比它的熱木星兄弟更靠近中心恒星，從而挑戰了這一理論。”Helled補充到，WASP-132系統中熱木星之外有一顆冰冷的巨行星，這一事實表明行星仍然可以在熱木星附近形成。

（圖解：圍繞嬰兒恒星形成行星的原行星盤。圖源：University of Copenhagen/Lars Buchhave）

WASP-312b的向內遷移并沒有破壞這些行星的軌道，這一事實表明，熱木星可能有一條更穩定、行為上更“冷靜”的向內遷移路徑。

Helled說：“這個事實還對WASP-132行星的形成時間尺度和該系統原行星盤的形成條件提供了重要的約束。”

該團隊仍然不知道WASP-132系統與其他擁有孤獨熱木星的行星系統有什么不同。

“這是我們接下來需要探索的，我們不僅要從理論上模擬這樣一個系統的形成，還要繼續觀測。為了確定包括熱木星在內的多行星系統的發生率，我們需要研究能夠導致這種系統形成的模型，并了解這種系統的產生是否普遍。”

科學家們將繼續對WASP-132進行調查，等待來自蓋亞（Gaia）天文衛星的數據——自2014年以來，該機構一直在研究該系統。這可能會揭示星系居民更多的信息，包括在其邊緣地帶是否存在“失敗恒星”，也就是褐矮星。與此同時，這樣一個系統的存在引導我們對熱木星理解進行修正。Helled說：“我希望這項研究將促進對熱木星的形成、遷移在行星系統形成中的作用、以及包括熱木星在內的行星系統的多樣性等的進一步研究。”

該團隊的研究于2025年1月15日發表在《天文學與天體物理學》雜志上。

BY:Robert Lea

FY:Stella Zhang（張姝鈴）

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