自从瑞士天文学家发现一颗气体巨行星围绕其恒星近距离运行，震惊世界以来，研究人员一直在思考这些所谓的“热木星”是如何产生的。我们的太阳系中不存在热木星，行星巨头——木星、土星、天王星和海王星——都位于小行星带之外的严寒地带。现在，一项令人惊讶的发现正在提供新的见解，表明一颗恒星的铁含量越高，其热木星就越有可能经历过暴力的过去。
“热木星有点像一面红旗，表明我们曾经拥有的关于行星系统如何形成和演化的简单图景是不够充分的，”哈佛大学天文学研究生丽贝卡·道森说。在那幅图景中，行星从恒星周围的气体和尘埃盘中产生，并停留在离太阳与其起源地一样远的地方。
但热木星并非如此。正如南极洲的热带植物化石暗示大陆漂移一样，热木星揭示了行星可以向其恒星移动。气体巨星形成于远离恒星的地方，在那里，原行星盘非常寒冷，以至于冰凝结并聚集成大约是地球质量 10 倍的冰-岩石-铁核。在我们的太阳系中，其中两个核的引力吸引了大量的氢和氦，以至于它们膨胀成气体巨星木星和土星，它们的质量分别是地球的 318 倍和 95 倍。另外两个核 未能吸积太多气体，仍然较小；它们变成了天王星和海王星，太阳的“冰巨星”，质量分别为地球的 14.5 倍和 17.2 倍。
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因此，热木星的生命始于远离其恒星的地方，并且必须向内移动，直到它变得比我们太阳系中任何世界都<0xC2><0xA0>更热。&0xC2><0xA0>但行星究竟是如何向内移动的呢？&0xC2><0xA0>天文学家曾经倾向于一种温和的过程，即原行星盘缓慢地将行星拖向太阳，使其在恒星赤道面的圆形轨道上运行。然而，在 2008 年，天文学家开始发现轨道倾斜的热木星，这反而表明过去存在暴力：其他气体巨星的引力将这些木星踢向了内部。
现在，道森发现了一颗恒星的铁丰度与行星轨道形状之间的惊人关联，揭示了它们的起源。由于热木星靠近其恒星，恒星潮汐会拖拽行星并使其轨道呈圆形。因此，她转而关注稍远一些的气体巨星，在这些地方，恒星潮汐太弱而无法显着改变轨道形状，她发现铁含量高于太阳的恒星往往拥有轨道路径更椭圆的气体巨星。
在即将发表在 4 月 20 日出版的《天体物理学杂志快报》上的论文中，道森和她的导师露丝·默里-克莱解释了这一发现。如果一颗恒星及其原行星盘诞生时就富含铁和其他重元素，那么星核就会快速生长，因为它们主要由这些元素组成；因此，星核会吸引氢和氦，并产生更多的气体巨星。大量的气体巨星增加了其中一颗行星的引力将另一颗行星抛向太阳的可能性，在那里它变成一颗热木星。相比之下，铁含量较低的恒星最多可能只拥有一颗气体巨星，它只能通过在星盘中缓慢移动来向内移动。
“结果非常引人注目，”芝加哥大学的天文学家丹尼尔·法布里基说。他认为信息很明确：制造热木星的方法不止一种。
在道森在线发布她的工作后，香港的天文学家斯图尔特·泰勒发邮件告诉她，他发现了相同的关联，并且去年夏天在北京的一次会议上展示了它。但泰勒认为，恒星的高铁含量可能是一种结果，而不是原因，因为椭圆轨道上的巨行星会将其他行星踢入它们的恒星，从而提高其铁含量。“我认为我们的解释 वास्तव में 是互补的，”泰勒说，因为这两个过程都可能在运作：富含铁的恒星拥有更多的气体巨星，导致更多的行星撞向它们的太阳。
无论如何，“我们”的木星留在原地是一件好事。“无论气体巨星如何移动，对于挡路的任何小型地球大小的行星来说，这可能都是坏消息，”道森说。“它们很可能会被散射到太阳中。”
事实上，如果太阳诞生时铁含量更高，天王星和海王星可能会成长为气体巨星——并将木星或土星弹射到我们太阳系的角落。