研究发现绕小恒星运行的巨行星 颠覆既有理论

天文学家在新研究中发现一颗巨大的系外行星环绕一颗质量很小的恒星运转。这种罕见现象无法以既有的行星形成理论加以解释，而该行星的起源也成了未解之谜。

英国华威大学（University of Warwick）在6月4日发布的新闻稿中指出，这颗被称为TOI-6894的恒星与银河系中的许多恒星一样，是一颗小型红矮星。它的质量仅为太阳的20%左右，不被视为具有孕育大型行星的条件。

然而，由该校天体物理学家布莱恩特（Edward Bryant）所主导的国际研究团队却发现有一颗被称为TOI-6894b的巨行星绕行这颗小恒星的明显特征。

该团队藉由凌日系外行星巡天卫星（Transiting Exoplanet Survey Satellite, TESS）的观测资料进行大规模调查，结果意外发现了这个恒星系统。

布莱恩特表示，他起初通过TESS对超过91,000颗低质量红矮星的观测来寻找巨行星，随后发现TOI-6894b的凌日现象（指行经TOI-6894与地球之间而被观测到）。

布莱恩特说，他对于这项发现感到非常兴奋。“我们从未预料到像TOI-6894b这样的行星能够在如此低质量的恒星周围形成。这项发现将成为了解巨行星形成的极端情况的基础。”

TOI-6894b是一颗低密度气态巨行星，半径略大于土星，但质量只有土星的50%左右。而TOI-6894是迄今已知拥有这种巨行星绕行的最低质量恒星，其质量仅为拥有此类行星的质量次低恒星的60%。

TOI-6894b的特殊之处还包括它的大气。天文学家迄今发现的气态巨行星大多是热木星（hot Jupiter），也就是温度介于克氏（Kelvin）1,000至2,000度的巨大气态巨行星。相较之下，TOI-6894b的温度仅为克氏420度，很有可能被天文学家描述为拥有低温大气层的巨行星之一。

挑战既有的行星形成理论

该团队成员之一、伦敦大学学院（University College London）系外行星副教授艾伦（Vincent Van Eylen）说：“这是一个很有趣的发现。我们真的不知道一颗质量如此小的恒星如何形成如此巨大的行星。这是寻找更多系外行星的目标之一。”

他说：“经由寻找不同于我们太阳系的行星系统，我们可以测试我们的模型，并更好地理解我们自己的太阳系是如何形成的。”

目前有关行星形成最广为接受的理论是核心吸积理论（core accretion theory）。依据该理论，行星的核心首先藉由吸积（物质的逐渐累积）形成，随着核心质量的增加，它最终会吸引能形成大气层的气体，并经由失控的气体吸积过程成为一颗气态巨行星。

根据这个理论，低质量恒星周围比较难形成气态巨行星，因为恒星周围原行星盘（protoplanetary disk）中的气体和尘埃数量（亦即行星形成的原料）十分有限，无法形成质量足够大的核心，也无法发生失控的气体吸积过程。

但TOI-6894b的存在表明，该理论并非完全准确，需要其它理论来说明。

布莱恩特补充说：“考虑到这颗行星的质量，TOI-6894b可能是经由一个中等质量的核心吸积过程形成的。在这个过程中，一颗原行星（protoplanet，指原行星盘中的大型行星胚胎）形成并稳定地吸积气体，但核心的质量不足以形成失控的气体吸积。”

他说：“另一种可能是，它是由一个引力不稳定的圆盘形成的。在某些情况下，恒星周围的圆盘会因为自身施加的引力而变得不稳定。这些圆盘随后会碎裂，使气体和尘埃坍缩而形成行星。”

但该团队发现，从现有资料来看，这两种理论都无法完全解释TOI-6894b的形成，这使得这颗巨行星的起源成为悬而未决的问题。

上述研究成果于6月4日发表在《自然-天文学》（Nature Astronomy）期刊上。