不符合既有行星形成理论的行星系统

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作者：David Dickinson

翻译：贺玉影

校对：牧夫校对组

编排：张莹

后台：朱宸宇

https://scitechdaily.com/this-alien-solar-system-doesnt-follow-the-rules-and-scientists-are-intrigued/

图源：欧空局

LHS 1903是一颗小型红矮星，其温度和亮点都低于太阳。科学家利用太空和地面的望远镜发现了四颗围绕它运行的行星，并将距离恒星最近的三颗行星分类为：最里面那颗岩质，它外面的两颗气态巨行星。

然而最外面的一颗也是岩质，LHS 1903因此突破了预期，促发了行星形成与演化的新想法。

随着天文学家发现越来越多的系外行星，大家逐渐意识到，我们的太阳系及其历史可能不同寻常。

欧空局的CHEOPS任务最近在LHS 1903星系中发现的第四颗行星加强了这种局面。这颗岩质行星处在当前模型无法预测的位置。该星系貌似是按照一种反过来的模式形成的，它可能会挑战现有的行星形成理论。

在20世纪末，科学家们通常以我们的太阳系为模板来描述行星的形成。按照这种观点，小型岩石行星形成于靠近太阳的区域，而气态巨行星和冰巨行星则形成于更远的区域。然而，在4,560个系外行星系统中发现的超过6,128颗系外行星，包括热类木星和绕脉冲星运行的行星等特殊的类型，都表明我们的太阳系可能并不是一个典型。

LHS 1903系统中新发现的第四颗行星引发了研究人员的诸多疑问。该系统位于北天猞猁座，距离地球约116光年（约 1.1 千兆公里），靠近4.6等星21 Lyncis。其中心恒星是一颗M型红矮星。

它包含四颗行星：岩质行星b和e分别位于星系中最内和最外侧；中间的c和d都是迷你海王星或叫气态矮星。这些中间行星的质量约为地球的六倍，直径则超过地球的两倍。

*迷你海王星（Mini-Neptune）又称气态矮星或过渡行星，是指实际质量低于太阳系的天王星和海王星，但却和海王星相当类似的太阳系外行星。

LHS 1903 星系在猞猁座中的位置。

图源：Stellarium。

✦ LHS 1903 系统的发现与其结构

美国宇航局的凌星系外行星巡天卫星（TESS）在2019年至2023年的观测中首次发现了那三颗内侧的行星。接着在2026年，系外行星特性探测卫星基奥普斯（CHEOPS）确认了第四颗行星的存在。盖亚（Gaia）任务的数据未显示出存在其他遥远气态巨行星的迹象，因为该星系的测星数据中未检测到任何可测量的畸变。

最外侧的行星LHS 1903e距离恒星 0.15 天文单位（约 2200 万公里或 1400 万英里），公转周期为 29 天。这一整个行星系统可以完全容纳在我们的太阳系的水星的轨道内。

该项研究发表于《科学》杂志，由来自伯尔尼大学（UNIBE）、PlanetS国家研究中心（NCCRPS）和日内瓦大学（UNIGE）的国际天文学家团队共同完成。

欧空局的CHEOPS于2019年发射升空。该卫星的计划任务期为3.5年，目前仍在延长运行阶段，主要负责搜寻凌日系外行星。CHEOPS由位于瑞士的比尔根大学和日内瓦大学负责设计、建造，并主要由这两所大学进行运行管理。

✦ CHEOPS的发现及推翻理论的行星

“正是得益于CHEOPS的精准观测，我们才得以发现这颗新行星，”日内瓦大学的莫妮卡·伦德尔（Monika Lendl）表示。“由于岩石行星通常不会在气态巨行星之外形成，这颗行星彻底颠覆了我们的理论！”

传统的行星形成理论排除了气态巨行星在靠近主星区域形成的可能性。原行星盘靠近恒星区域的高温环境，使得气体无法在岩石核心周围聚集。而在更远的区域，此类气体包层则能够聚集并长期存在。

发射前的在实验室中CHEOPS。

图源：欧空局。

围绕LHS 1903的任何第四颗行星都应该要遵循这一趋势。但是，发现却出人意料：是这颗行星出轨了、迁移到了现在的位置，还是在它形成的初期被另一天体撞击，被剥除了气体包层？

✦ 新的成因假说及其启示

还有一种可能，该系统可能是十年前提出的一项理论的首个真实例证。在这种情况下，这四颗行星并非同时形成，而是相继形成的。如果真是如此，LHS 1903e可能过早耗尽了可用气体，从而无法继续增长。

“确实，第四颗行星本应积累并保留了大量气体，”扬·阿利贝特（比利时根特大学空间研究与行星科学系）表示。“我们的假设是，它形成于原行星盘中的气体消失之后，也就是该星系中作为气态巨行星的第二颗和第三颗行星形成之后。”

LHS 1903向我们展示了一个例子，说明系外行星系统可能有多么奇特。随着更多行星被发现，当我们将更多系外行星纳入已知行星名录时，此类形成停滞的例子可能会发现更多。

责任编辑：郭皓存

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