不該存在的「怪物行星」現身!傳統地球形成理論遭受挑戰

作者 | 發布日期 2017 年 11 月 02 日 18:20 | 分類 天文 , 尖端科技 , 自然科學 follow us in feedly

遙遠的太陽系之外,一顆不應該存在的「怪物」級行星居然現身了,科學家首度發現與地球形成理論相悖的天體現象,很可能因此改寫主流的太陽系行星形成認知。



目前,普遍被科學家接受的行星形成假說為「連續吸積」,行星最早形成於繞行母恆星軌道上的塵埃顆粒,收縮過程中,這些顆粒形成 1~10 公里直徑的堅硬石塊,接著互相碰撞形成更大尺寸的天體(微行星),並在接下來的幾百萬年中,不斷透過相撞來增大尺寸。

只不過,理論也認為,小型恆星只能產生小型的行星,大型恆星才有足夠的材料(塵埃顆粒)形成更大的行星,好比瘦子父母不太可能生出胖孩子,而豐腴父母生出的小孩也不可能太瘦一樣。

但現在,由英國華威大學領導的國際天文團隊竟在 600 光年之外,發現了和理論相悖的天體現象:一顆半徑和質量都只有太陽一半的紅矮星「NGTS-1」,竟然生出一個氣態巨行星小孩,天文學界命名為「NGTS-1b」。根據理論,紅矮星類型的恆星形成岩石行星挺容易,但是它並沒有足夠的物質可以聚集出木星大小的行星,比如熱門的移民星選「TRAPPIST-1」也是一顆表面溫度極低的超冷紅矮星,但圍繞它的 7 顆行星都是類地岩石行星。

▲ NGTS-1b 意象圖。(Source:華威大學

另外,還有一點不同的是,太陽系木星的軌道週期長達 4,332 天,但「NGTS-1b」與母恆星距離卻極近,只有地球與太陽之間距離的 3%,軌道週期僅 2.6 天,按照行星理論定義,氣態巨行星不應該如此靠近母恆星。

以太陽系行星系統為例,內太陽系(類地行星和小行星帶區域)因為太溫暖,易揮發的物質如水、甲烷分子等難以聚集,所以靠近母恆星的微行星只能由高熔點的物質形成,如:鐵、鎳、鋁、石狀矽酸鹽等,最後形成四顆較小的類地行星:水星、金星、地球和火星,主要由岩石和金屬構成。

外太陽系的 4 顆行星則被稱為巨行星(質量比類地行星要大得多),其形成是行星科學到目前都尚未解決的問題。一般認為巨行星的核心是微行星失控成長而來,然後慢慢進入寡頭吸積階段,由於質量夠大而得以捕獲氫、氦這些最輕、最豐富的宇宙元素,最大的兩顆是「氣態巨行星」木星和土星,主要成分為氫和氦;最外側的兩顆行星是「冰巨星」天王星和海王星,主要由一些熔點比氫和氦更高的揮發成分組成,如水、氨和甲烷。

紅矮星是宇宙最常見的恆星類型,這代表天文學家未來可能會發現更多這種怪物型態的巨行星,並逐步修正人類已知的理論,畢竟宇宙如此之大,行星科學也沒有歸納出可以完全套用任何行星系統的總論。因此,太陽系行星形成理論並不能以一概全,儘管現在還不清楚新的行星系統是否會完全重寫主流理論,或只是添加補充說明。

研究團隊這次利用專門搜尋系外行星的次世代凌星巡天(NGTS)望遠鏡陣列發現怪物行星,論文作者兼 NGTS 計畫負責人 Peter Wheatley 表示,他們將繼續了解這類型行星在銀河系的普及程度。研究已發表在《皇家天文學會》期刊。

▲ 次世代凌星巡天(NGTS)望遠鏡陣列。(Source:NGTS

(首圖來源:華威大學

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