罕見新生行星可能是迄今為止探測到的最年輕行星

開普勒太空望遠鏡發現了一顆系外行星,它只有五百萬到一千萬年的歷史,比典型的行星年輕得多

插圖中顯示的 K2-33b 是迄今為止探測到的最年輕的系外行星之一。它大約五天繞其恆星完成一次軌道執行。

一顆遙遠的、海王星大小的行星,距離地球 500 光年,似乎是迄今為止發現的最年輕的、完全形成的系外行星,它正從其恆星前方穿過,這引發了關於它是如何如此迅速地在如此近的距離形成的疑問。

研究人員首先發現了這顆行星,它每五天圍繞其恆星快速執行,使用了開普勒太空望遠鏡,該望遠鏡目前與地球一起繞太陽執行。它的恆星只有 500 萬到 1000 萬年的歷史,這表明這顆行星的年齡也相仿——在宇宙尺度上令人難以置信地年輕。研究人員表示,這是有史以來發現的最年輕的、完全形成的、圍繞遙遠恆星執行的行星,它與恆星的距離比水星與太陽的距離近 10 倍。

加州理工學院的研究生研究員和這項新研究的主要作者特雷弗·大衛在一份宣告中說:“我們的地球大約有 45 億年的歷史。相比之下,行星 K2-33b 非常年輕。你可以把它想象成一個嬰兒。”(這段 Space.com 影片解釋了這顆年輕系外行星的發現。)


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在已確認的 3000 多顆圍繞其他恆星執行的行星中,大多數行星圍繞著超過 10 億年的恆星執行,NASA 噴氣推進實驗室官員在宣告中表示——因此,這對年輕的恆星和行星為我們提供了一個難得的機會,讓我們能夠看到行星早期發展的階段。

開普勒望遠鏡在其 K2 任務期間探測到了這顆行星,方法是捕捉到恆星因行星從前方經過而週期性地變暗和變亮——這種探測過程被稱為凌星法。研究人員使用了來自夏威夷凱克天文臺和 NASA 斯皮策太空望遠鏡(也在地球尾隨軌道上)的資料,以驗證變暗是由行星引起的,並觀察到這顆恆星被一層薄薄的碎片包圍。

這層薄層很可能是在恆星剛形成時環繞其周圍的厚厚的碎片盤的殘餘物——行星系統形成的原始材料。研究人員在今天(6 月 20 日)發表在《自然》雜誌上的研究報告中表示,在這種情況下,薄盤表明這顆恆星已接近其行星形成期的尾聲。

NASA 艾姆斯研究中心的博士後研究員安妮·瑪麗·科迪在宣告中說:“最初,這種物質可能會遮蔽任何正在形成的行星,但在幾百萬年後,塵埃開始消散。正是在這個時間視窗內,我們可以開始探測到 K2 中年輕行星的跡象。”

研究人員表示,除了年輕之外,這顆行星與其恆星的近距離也是新發現的系統的一個令人費解的特徵。一些天文理論認為,質量如此之大的行星必須在更遠的地方形成,並在數億年的時間裡緩慢地向內遷移,但研究人員在宣告中表示,這顆恆星太年輕了,不可能發生如此漫長的過程。

相反,它要麼必須更快地遷移,透過一種稱為圓盤遷移的過程,由圍繞軌道執行的氣體和碎片盤驅動,要麼就在研究人員現在看到它的位置形成。

大衛說:“大約 20 年前,首次發現近距離軌道上的巨大系外行星後,立即有人提出,它們絕對不可能在那裡形成。但在過去的幾年裡,原位形成理論[行星可能在它所在的位置形成]獲得了一些動力,因此這個想法不像以前看起來那麼瘋狂。”

他補充說:“我們正在回答的問題是,這些行星是否花了很長時間才進入這些炙熱的軌道,或者它們是否可能從一開始就在那裡?我們說,至少在這個案例中,它們確實可以在非常早期的階段就在那裡。”

行星 K2-33b 是今天出版的《自然》雜誌上釋出的兩個新生行星公告之一。另一顆新生行星圍繞一顆名為 V830 Tau 的 200 萬年曆史的恆星執行,距離地球 430 光年,似乎是一顆接近木星大小的巨行星,位於地球到太陽距離的二十分之一的軌道上。研究人員透過觀察恆星因巨大的行星繞軌道執行時週期性地來回擺動來識別出了這顆行星。如果那顆行星在更遠的地方形成並遷移得更近,那麼它就必須在其形成的非常早期的階段衝進來。

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莎拉·萊溫·弗雷澤大眾科學的高階新聞編輯。她計劃、安排和編輯月刊雜誌的“進展”部分,並編輯線上新聞。在 2019 年加入大眾科學之前,她曾在 Space.com 擔任副編輯,記錄人類探索星空的歷程。(甚至更早之前,她曾在大眾科學擔任印刷實習生。)弗雷澤擁有布朗大學的數學學士學位和紐約大學科學、健康與環境報道專業的碩士學位。她喜歡音樂劇和數學紙工藝。

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