發現超早熟「嬰兒恆星」,年僅 200 萬歲卻孕育 4 顆巨行星

作者 | 發布日期 2018 年 10 月 18 日 18:15 | 分類 天文 , 自然科學 , 航太科技 follow us in feedly

天文學家發現年僅 200 萬歲、堪稱蹣跚學步中的嬰兒恆星 CI Tau,卻已經早熟的孕育出 4 顆巨行星;相較之下,地球至少在太陽出現後 2,000 萬年才成形。研究團隊希望接下來從光譜各波段來了解該系統,或許能找到改寫行星形成模型的關鍵。



以恆星長達 10 億至 100 億歲的壽命來說(有些恆星甚至接近 138 億歲,跟宇宙一樣老),距離地球約 500 光年遠、年僅 200 萬歲的 CI Tau 還只是個嬰兒,外圈仍籠罩著濃厚氣體塵埃的原行星盤(protoplanetary disc),正在從中哺育出自己的行星系統。

在 2016 年時,CI Tau 就因為被發現孕育一顆熱木星 CI Tau b 而讓人不得其解。熱木星是一種根據當前行星形成模型不應存在的行星,宇宙中約 1% 恆星擁有熱木星,它們質量巨大,但與母恆星的距離只有 0.5~0.015 天文單位,以 CI Tau b 為例,其軌道週期相當短,只要 9 天就完成環繞母恆星一圈。

對熱木星的一個解釋是,它們形成於距離恆星更遠的外圍,之後才因某種機制向內遷移,但是氣態巨行星至少也需 1 億年才能形成,類地行星則需要更長時間。

為了多加理解 CI Tau 系統,由劍橋大學天文研究所科學家 Cathie Clarke 領導的團隊,利用阿塔卡馬大型毫米/次毫米波陣列(ALMA)仔細觀測該系統的原行星盤,想尋找是否還有其他行星形成──很快跡象就出現了,他們發現在圓盤塵埃中露出 3 個明顯的洞隙,根據理論,代表這 3 個地方的物質正在聚集融合形成氣態巨行星。

所以現在, CI Tau 系統已知共有 4 顆氣態巨行星,從最內往外側一一介紹:第一顆與第二顆類木行星質量分別為木星 10 倍、1 倍,第三顆與第四顆為類土行星,其中最遠的那顆軌道相當極端,與母恆星距離是第一顆行星與母恆星距離的上千倍。

行星形成理論是否被一些盲點擋住了真相?團隊目前有幾個謎團需解決:一個是 CI Tau 系統中的極端軌道行星,是否在熱木星系統很常見;另一個則是外部兩顆行星如何在那麼遠的距離形成。研究人員會從無線電、X 射線等各種波段觀測來了解,也許能找到顛覆行星形成模型的關鍵。

新論文發表在《Astrophysical Journal Letters》。

(首圖來源:劍橋大學