科学家发现木星大小的年轻系外行星HD-114082b,分析结果显示与两种常见气态巨行星都不像,简单说它太重了。德国马克斯普朗克天文研究所天文学家Olga Zakhozhay与研究团队正在观察一颗300光年的系外行星,仅约1,500万年历史,是迄今最年轻系外行星,了解其性质有望推测行星的形成方式。
一般通过两种方法理解系外行星:凌日法及径向速度法。凌日法是当系外行星从母恒星前方经过,恒星亮度会降低,只要知道这颗恒星原本有多亮、减光的程度及时间长度,就可推测行星半径及公转轨道半径。径向速度法则通过恒星摆动程度理解系外行星质量,两者结合还能知道轨道倾角。
近四年研究人员分析母恒星及行星资料,HD-114082b半径与木星相当,但质量却是木星8倍,代表HD-114082b密度约地球2倍,或是木星近10倍。
然而年轻HD-114082b大小及质量都不可能是超大型岩质行星,岩质行星上限为3个地球半径和25个地球质量,只要超过这数值,天体密度及行星引力便能留住大量氢和氦组成大气层,很明显HD-114082b超越此数值,必定是气态巨行星,但天文学家仍不晓得HD-114082b数值的成因。
科学家认为巨大行星通过两种方式形成,为“冷启动”或“热启动”,冷启动是由环绕原行星盘的碎片因静电互相吸引,质量变大后又被重力吸引,直到质量大到足以引发氢和氦失控吸积,这方式会形成岩石内核,外围有巨大气体层包覆,气体向地核下落时会失去热量,就是称为冷启动的原因。热启动也称为圆盘不稳定性,是发生在原行星盘不稳定旋转区域在重力作用下直接坍缩成完整行星,这种方法没有岩石内核,且气体不会借坠落释放重力位能,会保留更多热量。
两种方法冷却速率也不同,研究人员认为HD-114082b性质不符合热启动模型,但即使套用冷启动模型,体积还是太大,除非核心异常脆弱或有未知机制发生。HD-114082b是我们所知三颗小于3,000万岁的系外行星之一,都较接近冷启动模型,但三颗是非常少的样本量,科学家需要更多这种行星验证猜测,之前也许应该更完善冷启动模型。研究发布于《天文学与天文物理学》期刊。
(首图为艺术家搭建的诞生中气态巨行星,来源:ESO)