天文學家觀測發現巨行星有兩種族群

作者 | 發布日期 2017 年 07 月 25 日 19:04 | 分類 天文 , 自然科學 follow us in feedly

天文學家從觀測證據中,發現巨行星有兩種截然不同的族群。這篇論文刊載在《天文及天文物理》(Astronomy & Astrophysics)期刊上。



目前科學家已經在類似太陽的恆星周圍發現了 3,500 顆以上的行星,雖然最近的研究顯示,銀河系中大多數的行星都像地球一樣,是由岩石構成的;但也有很多質量相當於 10-20 倍木星質量(木星的質量是地球的 320 倍)的巨行星。

這些行星究竟是如何形成的?科學家在分析行星和母恆星之後,發現恆星的金屬含量和行星形成的頻率有非常緊密的關係,此外恆星的質量也會影響行星形成的效率。

目前最新的行星形成理論,認為有兩種形成氣體巨行星的方式。其中一種稱為「核心吸積」(core-accretion),首先要有岩質或是冰質的核心,核心的重力拉扯周圍的氣體,形成巨行星。另一種方式則是原行星盤中的重力不穩定導致氣體團塊的形成,接著才收縮形成巨行星。

天文學家利用公開的系外行星資料,發現了有趣的觀測證據,像木星和質量重達數千倍地球質量的更大質量行星(太陽系裡並沒有這樣的行星存在), 是在不同的環境下形成,分成兩種截然不同的族群。

質量小於 4 倍木星質量的行星,較容易在金屬含量高的恆星周圍形成。而介於 4 至 20 倍木星質量的行星,母恆星則較少金屬,質量也較大。這顯示這些巨行星和小質量行星是以不同的方式形成。分析結果顯示兩種行星形成方式都對,第一種是形成較低質量的行星,另一種則是形成較大質量的行星。較低質量的巨行星(小於 4 倍木星質量)可能是由核心吸積過程形成,較大質量的巨行星則多由重力不穩定所形成。

▲ 從這張行星質量和母恆星金屬含量的比較圖中,可以發現巨行星分成兩群的現象。(Source:Santos et al. 2017)

(本文由 台北天文館 授權轉載) 

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