天文学家发现年仅 200 万岁、堪称蹒跚学步中的婴儿恒星 CI Tau,却已经早熟的孕育出 4 颗巨行星;相较之下,地球至少在太阳出现后 2,000 万年才成形。研究团队希望接下来从光谱各波段来了解该系统,或许能找到改写行星形成模型的关键。
以恒星长达 10 亿至 100 亿岁的寿命来说(有些恒星甚至接近 138 亿岁,跟宇宙一样老),距离地球约 500 光年远、年仅 200 万岁的 CI Tau 还只是个婴儿,外圈仍笼罩着浓厚气体尘埃的原行星盘(protoplanetary disc),正在从中哺育出自己的行星系统。
在 2016 年时,CI Tau 就因为被发现孕育一颗热木星 CI Tau b 而让人不得其解。热木星是一种根据当前行星形成模型不应存在的行星,宇宙中约 1% 恒星拥有热木星,它们质量巨大,但与母恒星的距离只有 0.5~0.015 天文单位,以 CI Tau b 为例,其轨道周期相当短,只要 9 天就完成环绕母恒星一圈。
对热木星的一个解释是,它们形成于距离恒星更远的外围,之后才因某种机制向内迁移,但是气态巨行星至少也需 1 亿年才能形成,类地行星则需要更长时间。
为了多加理解 CI Tau 系统,由剑桥大学天文研究所科学家 Cathie Clarke 领导的团队,利用阿塔卡马大型毫米/次毫米波阵列(ALMA)仔细观测该系统的原行星盘,想寻找是否还有其他行星形成──很快迹象就出现了,他们发现在圆盘尘埃中露出 3 个明显的洞隙,根据理论,代表这 3 个地方的物质正在聚集融合形成气态巨行星。
所以现在, CI Tau 系统已知共有 4 颗气态巨行星,从最内往外侧一一介绍:第一颗与第二颗类木行星质量分别为木星 10 倍、1 倍,第三颗与第四颗为类土行星,其中最远的那颗轨道相当极端,与母恒星距离是第一颗行星与母恒星距离的上千倍。
行星形成理论是否被一些盲点挡住了真相?团队目前有几个谜团需解决:一个是 CI Tau 系统中的极端轨道行星,是否在热木星系统很常见;另一个则是外部两颗行星如何在那么远的距离形成。研究人员会从无线电、X 射线等各种波段观测来了解,也许能找到颠覆行星形成模型的关键。
新论文发表在《Astrophysical Journal Letters》。
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(首图来源:剑桥大学)