行星要經歷多個發展階段才會定形,最近天文學家因緣際會發現一顆正繞著恆星運轉的超年幼行星,數據表明它才剛出生 300 萬年,還未決定好自己要長成迷你海王星還是超級地球。
望遠鏡通常以「行星凌日法」尋找系外行星,但這種方法只有在行星軌道與地球觀測位置對齊時才有效,而極度年輕的恆星系統往往被碎片盤包圍,也擋住我們觀察任何潛在凌日行星的視線。
但不知何故,金牛座分子雲中一顆名為 IRAS 04125+2902 b 的超年幼系外行星周圍碎片盤急劇扭曲,導致行星暴露於 TESS 衛星眼下,成為目前以行星凌日法發現的最年輕系外行星,才剛誕生 300 萬年,如果地球是個 50 歲中年人,那麼這顆行星只是一個兩週大的嬰兒。
之前,科學家已靠行星凌日法找到相對年輕的行星,多數年齡落在 1,000~4,000 萬年左右,找不到其他看起來更年幼的行星。為什麼?天文學家曾懷疑行星可能需要更長時間才能完全形成,或者原行星盤氣體塵埃可能掩蓋還沒什麼存在感的年幼行星。
IRAS 04125+2902 b 的碎片盤扭曲導致行星曝光既是巧合也是謎團,可能原因為行星本身遷移靠向母恆星,並在此過程偏離外盤──從地球上看,行星軌道穿越恆星表面,但外盤仍幾乎面向我們,要使該行星移動到與母盤不對齊的程度,可能代表該系統存在另一個非常大的物體,但目前尚未發現此嫌疑對象。
尚在成長的嬰兒行星
雖然 IRAS 04125+2902 系統恆星恰好有個遙遠伴星,可能是導致行星外盤扭曲的罪魁禍首,研究團隊認為,外盤「破碎」原因可能與伴星完全無關。金牛座分子雲內的恆星托兒所擁擠又繁忙,電腦模擬表明從周圍恆星形成區域落入的「物質雨」可能導致行星外盤扭曲。
不過到目前為止,無論模擬還是實際觀察,都無法解決恆星、行星孕育區域內出現扭曲或破碎的圓盤是常見或罕見現象。
對 IRAS 04125+2902 b 的「徑向速度」測量表明,其質量不超過木星三分之一,但凌日數據顯示 IRAS 04125+2902 b 直徑與木星大致相同,這說明 IRAS 04125+2902 b 密度相對較低,且大氣層可能正處於膨脹狀態,最終該行星可能不會成為像木星的氣態巨行星。而是大氣層隨時間收縮直到穩定,成為迷你海王星或超級地球。
新論文發表在《自然》(Nature)期刊。
Scientists find extremely young exoplanet orbiting star with a wonky disk
UNM astronomer contributes to discovery of newborn planet in warped system
(首圖來源:NASA)