北京
天文學(xué)家借助詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡，揭開了"超級木星"行星形成機(jī)制的新線索。這一發(fā)現(xiàn)讓巨型行星與褐矮星之間的界限變得模糊——后者常被稱為"失敗的恒星"。
氣態(tài)巨行星主要由氫和氦構(gòu)成，雖可能有致密內(nèi)核，卻沒有類似地球的固態(tài)表面。太陽系中木星和土星是最典型的例子，但天文學(xué)家已在系外發(fā)現(xiàn)許多體積遠(yuǎn)超木星的巨型行星。其中最大的那些開始與褐矮星重疊——這類天體因無法維持氫核聚變而獲此別稱。
科學(xué)界對這些巨型行星的誕生方式長期存在爭議。"核吸積"理論認(rèn)為，巖石和冰質(zhì)物質(zhì)在年輕恒星周圍的盤狀結(jié)構(gòu)中緩慢聚集，逐漸增長的核心最終足以吸附大量氣體，形成類似木星或土星的氣態(tài)巨行星。另一種可能是"引力不穩(wěn)定性"：盤中部分氣體快速坍縮形成大質(zhì)量天體，這一過程更接近恒星的形成機(jī)制。
加州大學(xué)圣迭戈分校領(lǐng)銜的研究團(tuán)隊(duì)利用韋伯望遠(yuǎn)鏡觀測數(shù)據(jù)，在HR 8799星系中探尋這一謎題的答案。相關(guān)成果發(fā)表于《自然·天文學(xué)》期刊，指向了一個(gè)出人意料的結(jié)論。
HR 8799位于飛馬座，距離地球約133光年。該系統(tǒng)的行星質(zhì)量驚人，達(dá)到木星的5至10倍。它們與宿主恒星的距離極為遙遠(yuǎn)，軌道范圍在15至70個(gè)天文單位之間——即便最內(nèi)側(cè)的行星，其與恒星的距離也是日地距離的15倍。行星質(zhì)量跨度為5-10倍木星質(zhì)量，意味著該系統(tǒng)中"最小"的天體也比木星重5倍。
天文學(xué)家常將HR 8799描述為太陽系的"放大版"：四顆外側(cè)巨行星的排列方式類似木星至海王星。然而，這些行星的極端質(zhì)量與寬闊軌道給傳統(tǒng)行星形成理論帶來挑戰(zhàn)。經(jīng)典的核吸積模型認(rèn)為，如此大質(zhì)量的行星在年輕恒星驅(qū)散周圍氣體塵埃盤之前，根本沒有足夠時(shí)間完成形成。
三類天體的區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)涉及多個(gè)維度：質(zhì)量上，恒星最重（80倍木星質(zhì)量以上），褐矮星居中（13-80倍木星質(zhì)量），氣態(tài)巨行星最輕（低于13倍木星質(zhì)量）；能量產(chǎn)生上，恒星通過氫核聚變釋放強(qiáng)烈熱與光，褐矮星可聚變氘但強(qiáng)度弱得多，氣態(tài)巨行星則無核聚變；形成機(jī)制上，恒星與褐矮星通過氣體云坍縮形成，而氣態(tài)巨行星的誕生路徑正是此次研究的核心爭議所在。
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