罕见新生行星可能是迄今为止探测到的最年轻行星

开普勒太空望远镜发现了一颗系外行星,它只有五百万到一千万年的历史,比典型的行星年轻得多

插图中显示的 K2-33b 是迄今为止探测到的最年轻的系外行星之一。它大约五天绕其恒星完成一次轨道运行。

一颗遥远的、海王星大小的行星,距离地球 500 光年,似乎是迄今为止发现的最年轻的、完全形成的系外行星,它正从其恒星前方穿过,这引发了关于它是如何如此迅速地在如此近的距离形成的疑问。

研究人员首先发现了这颗行星,它每五天围绕其恒星快速运行,使用了开普勒太空望远镜,该望远镜目前与地球一起绕太阳运行。它的恒星只有 500 万到 1000 万年的历史,这表明这颗行星的年龄也相仿——在宇宙尺度上令人难以置信地年轻。研究人员表示,这是有史以来发现的最年轻的、完全形成的、围绕遥远恒星运行的行星,它与恒星的距离比水星与太阳的距离近 10 倍。

加州理工学院的研究生研究员和这项新研究的主要作者特雷弗·大卫在一份声明中说:“我们的地球大约有 45 亿年的历史。相比之下,行星 K2-33b 非常年轻。你可以把它想象成一个婴儿。”(这段 Space.com 视频解释了这颗年轻系外行星的发现。)


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在已确认的 3000 多颗围绕其他恒星运行的行星中,大多数行星围绕着超过 10 亿年的恒星运行,NASA 喷气推进实验室官员在声明中表示——因此,这对年轻的恒星和行星为我们提供了一个难得的机会,让我们能够看到行星早期发展的阶段。

开普勒望远镜在其 K2 任务期间探测到了这颗行星,方法是捕捉到恒星因行星从前方经过而周期性地变暗和变亮——这种探测过程被称为凌星法。研究人员使用了来自夏威夷凯克天文台和 NASA 斯皮策太空望远镜(也在地球尾随轨道上)的数据,以验证变暗是由行星引起的,并观察到这颗恒星被一层薄薄的碎片包围。

这层薄层很可能是在恒星刚形成时环绕其周围的厚厚的碎片盘的残余物——行星系统形成的原始材料。研究人员在今天(6 月 20 日)发表在《自然》杂志上的研究报告中表示,在这种情况下,薄盘表明这颗恒星已接近其行星形成期的尾声。

NASA 艾姆斯研究中心的博士后研究员安妮·玛丽·科迪在声明中说:“最初,这种物质可能会遮蔽任何正在形成的行星,但在几百万年后,尘埃开始消散。正是在这个时间窗口内,我们可以开始探测到 K2 中年轻行星的迹象。”

研究人员表示,除了年轻之外,这颗行星与其恒星的近距离也是新发现的系统的一个令人费解的特征。一些天文理论认为,质量如此之大的行星必须在更远的地方形成,并在数亿年的时间里缓慢地向内迁移,但研究人员在声明中表示,这颗恒星太年轻了,不可能发生如此漫长的过程。

相反,它要么必须更快地迁移,通过一种称为圆盘迁移的过程,由围绕轨道运行的气体和碎片盘驱动,要么就在研究人员现在看到它的位置形成。

大卫说:“大约 20 年前,首次发现近距离轨道上的巨大系外行星后,立即有人提出,它们绝对不可能在那里形成。但在过去的几年里,原位形成理论[行星可能在它所在的位置形成]获得了一些动力,因此这个想法不像以前看起来那么疯狂。”

他补充说:“我们正在回答的问题是,这些行星是否花了很长时间才进入这些炙热的轨道,或者它们是否可能从一开始就在那里?我们说,至少在这个案例中,它们确实可以在非常早期的阶段就在那里。”

行星 K2-33b 是今天出版的《自然》杂志上发布的两个新生行星公告之一。另一颗新生行星围绕一颗名为 V830 Tau 的 200 万年历史的恒星运行,距离地球 430 光年,似乎是一颗接近木星大小的巨行星,位于地球到太阳距离的二十分之一的轨道上。研究人员通过观察恒星因巨大的行星绕轨道运行时周期性地来回摆动来识别出了这颗行星。如果那颗行星在更远的地方形成并迁移得更近,那么它就必须在其形成的非常早期的阶段冲进来。

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莎拉·莱温·弗雷泽大众科学的高级新闻编辑。她计划、安排和编辑月刊杂志的“进展”部分,并编辑在线新闻。在 2019 年加入大众科学之前,她曾在 Space.com 担任副编辑,记录人类探索星空的历程。(甚至更早之前,她曾在大众科学担任印刷实习生。)弗雷泽拥有布朗大学的数学学士学位和纽约大学科学、健康与环境报道专业的硕士学位。她喜欢音乐剧和数学纸工艺。

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