一颗新的系外行星令天文学家跌破眼镜

天文学家发现一个木星大小的年轻系外行星HD-114082b，对它的分析的结果显示它与常见的气态巨行星不相似，简单地说，它太重。 德国马克斯普朗克天文研究所的天文学家奥加·扎科希（Olga Zakhozhay）与他的研究团队正在观察一颗三百光年外的系外行星，该行星仅有大约一千五百万年的历史，是到目前为止最年轻的系外行星之一，了解该星的性质有望推测行星的形成方式。

一般而言，我们透过两种方法来全面理解系外行星，凌日法及径向速度法。 凌日法是当系外行星从其母恒星的前方经过时，恒星亮度会因此降低，我们只要知道这颗恒星原本有多亮，减光的程度及时间长度可以用于推测行星本身的半径及公转轨道半径; 径向速度法则能透过恒星摆动的程度理解系外行星的质量; 两者结合则还能知道轨道倾角。

在近四年的时间内，研究人员分析了有关它的母恒星及该行星的资料，行星HD-114082b的半径与木星相当，但质量却是木星的八倍，这意味着这颗系外行星的密度大约是地球的两倍，又或者是木星的大约十倍。

然而这颗年轻系外行星的大小及质量都不可能是一颗超大型岩质行星，这种岩质行星的上限为三个地球半径和二十五个地球质量，只要超过这个数值，天体的密度及行星的引力便能够保留住大量的氢和氦来组成大气层，很明显HD-114082b已经超越上述的数值，必定是一颗气态巨行星， 但天文学家仍不晓得这种数值的成因。

天文学家认为巨大的行星可以通过两种方式生成，分别称为「冷启动」或「热启动」，冷启动是由环绕在原行星盘上的碎片一颗颗由静电互相吸引，质量多了以后又被重力吸引，直到它的质量大到足以引发氢和氦的失控吸积，这种形成方式会有一颗岩石内核，外围会有巨大的气体层包覆，而气体在向地核下落时会失去热量， 这是称为冷启动的原因。 热启动也称为圆盘不稳定性，它为是发生在原行星盘上的一个不稳定旋转区域在重力作用下直接坍缩成了一颗完整的行星，这种方法不存在岩石内核，而且气体不会藉由坠落释出重力位能，因此会保留更多热量。

这两种方法冷却速率也不同，研究人员认为HD-114082b的性质不符合热启动模型，但即使套上冷启动模型，它的体积还是太大了，除非它的核心异常脆弱，或是有其它未知的机制正在发生。 这颗系外行星是我们所知的三颗小于三千万岁的系外行星之一，这三颗都与冷启动模型较为接近，但是只有三颗是非常少的样本数量，天文学家需要发现更多这样的行星来验证他们的猜测，在那之前也许应该先将冷启动模型更完善化。

【图：欧洲太空总署; 文：节录自台北市立天文科学教育馆网页】研究全文刊登在2022年11月出版的《天文及天体物理学报》第67卷14期; 标题是：Radial velocity survey for planets around young stars

HD = The Henry Draper Catalogue = 亨利·德雷伯星表

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