發(fā)現(xiàn)另一個(gè)系外行星已不再是新聞。自從1995年發(fā)現(xiàn)第一顆恒星以來(lái)，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了圍繞其他恒星的4000多個(gè)行星。天文學(xué)家早就懷疑或至少希望，恒星系統(tǒng)中的行星無(wú)處不在，而且在我們的恒星中，行星可能比恒星更多星系。

但是值得注意的是，發(fā)現(xiàn)了一顆圍繞小恒星GJ3512運(yùn)轉(zhuǎn)的大行星的新發(fā)現(xiàn)。該論文發(fā)表在《科學(xué)》雜志上，挑戰(zhàn)了我們對(duì)行星形成方式的理解，并進(jìn)一步模糊了被稱為褐矮星的小型涼爽恒星與行星之間的界線。

這顆恒星本身是一顆紅矮星，距離我們約有30光年，其光度不到太陽(yáng)的0.2%。它的質(zhì)量約為太陽(yáng)的12%，半徑為14%。如此涼爽，暗淡的恒星實(shí)際??上是銀河系中最常見(jiàn)的恒星，但只有已知十分之一的系外行星繞著紅矮星運(yùn)轉(zhuǎn)。

這可能是選擇效果。紅矮星太暗了，以至于很難用“多普勒頻移法”檢測(cè)到它們的行星。這依賴于檢測(cè)到不可見(jiàn)的行星繞著軌道運(yùn)行時(shí)，星光的波長(zhǎng)是如何周期性地(微小地)移動(dòng)(變?yōu)樗{(lán)色或紅色)微小量的。取而代之的是，通過(guò)轉(zhuǎn)運(yùn)方法發(fā)現(xiàn)了其他幾顆繞著紅矮星運(yùn)行的行星-觀察一顆恒星的光在行星經(jīng)過(guò)其前方時(shí)是如何變暗的。

使這一新發(fā)現(xiàn)脫穎而出的原因是，被稱為GJ3512b的行星是一個(gè)在204天橢圓軌道上的巨大氣體。該行星的質(zhì)量至少是木星質(zhì)量的一半，其直徑很可能約為其繞行恒星質(zhì)量的70%。因此，它是已知的最大的行星之一，它在如此寬的軌道上繞著這么小的恒星旋轉(zhuǎn)，這給理解它的形成帶來(lái)了問(wèn)題。

關(guān)于氣巨行星如何形成的最普遍接受的解釋是，巖石小冰芯是由較小的物體在圓盤的外部區(qū)域堆積而形成的。一直持續(xù)到這些核心積累了大約十個(gè)地球質(zhì)量為止。在這一點(diǎn)上，在行星遷移到圓盤的內(nèi)邊緣或圓盤分散之前，他們能夠收集氫氣和氦氣包層。

相信這就是在大多數(shù)系外行星系統(tǒng)中形成氣體巨型行星的方式，其中包括在恒星周圍的近軌道上發(fā)現(xiàn)的所謂“熱木星”。但是很難看到行星是如何在低質(zhì)量恒星周圍以這種方式形成的-盤片還不夠大。

在GJ3512b的情況下，可能還有另一種情況發(fā)生-可能還有許多其他行星系統(tǒng)。在這里，看來(lái)行星可能是由原行星盤的直接分裂形成的。這意味著圓盤的一部分塌陷并凝結(jié)(從氣體變成液體，然后變成固體)變成一個(gè)大的主體，而無(wú)需因較小的巖石堆積而形成。這類似于恒星本身正常形成的方式。

這項(xiàng)新研究背后的團(tuán)隊(duì)報(bào)告了這一形成路徑的進(jìn)一步證據(jù)，其暗示是系統(tǒng)中有第二個(gè)巨型系外行星(暫定為GJ3512c)，其軌道周期超過(guò)1400天。這也可能解釋了GJ3512b異常偏心的軌道，這可能是由于行星形成后不久兩個(gè)行星之間的相互作用而引起的。這個(gè)過(guò)程本可以從系統(tǒng)中彈出第三顆行星。如果三個(gè)大行星曾經(jīng)圍繞這樣的小恒星存在，那么它們形成的唯一方法就是直接分解圓盤。

安裝了CARMENES光譜儀的Calar Alto天文臺(tái)的3.5米望遠(yuǎn)鏡。信用：Pedro Amado / Marco Azzaro-IAA / CSIC

星與行星

這個(gè)系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)也對(duì)關(guān)于什么構(gòu)成棕色矮星和什么構(gòu)成行星的辯論產(chǎn)生了影響。棕矮星是未能在其核心中引發(fā)核聚變的恒星，因此其質(zhì)量低于太陽(yáng)質(zhì)量的8%或約85個(gè)木星質(zhì)量。

已知質(zhì)量最低的棕矮星的質(zhì)量小至木星的12倍，而質(zhì)量最高的行星的質(zhì)量則高達(dá)木星的30倍。那么，如果最大的行星比最小的恒星重，那么星與行星又有什么區(qū)別呢?

一個(gè)答案是說(shuō)恒星像恒星一樣形成，行星像行星一樣形成，因此質(zhì)量在某種程度上是無(wú)關(guān)緊要的。問(wèn)題在于，通常我們無(wú)法分辨單個(gè)行星或褐矮星是如何形成的。對(duì)于GJ3512b，可能的形成方法更像是恒星而不是行星。

因此，這幅圖景比以前更加混亂，只有未來(lái)的發(fā)現(xiàn)才能解決。不斷增加的行星系統(tǒng)普查最終將顯示出最常見(jiàn)的形成機(jī)制。