天文学家发现一颗“不可能”存在的行星

       现有理论难以解释其存在的一颗行星。

艺术家笔下描绘的GJ 3512b。这是一颗蓝色的气体巨行星。CARMENES / RenderArea / J. Bollaín / C. Gallego

       近日一个新发现在天文学家圈内引起了轰动。以西班牙巴塞罗那空间科学研究院天体物理学家Juan Carlos Morales为首的一个研究团队在一颗距地球约31光年的红矮星——GJ 3512身边，发现了一颗质量约为木星一半的气体巨行星。

       这颗名为GJ 3512b的行星距离主星只有三分之一个天文单位，也就是说它和红矮星的距离只有地球和太阳距离的三分之一，大约相当于在我们太阳系水星的位置上。而红矮星GJ 3512的质量只有太阳的八分之一，直径只有太阳的七分之一，表面光度不足太阳的百分之一。

       太阳的质量是木星的1050倍，而GJ3512的质量只有GJ 3512b的250倍。这是天文学家首次发现用“核心吸积模型”无法解释的系外行星。统计学数据表明，低质量恒星拥有的通常都是地球这样较小的行星或所谓的“迷你海王星”。当前被学界广泛接受的行星形成模型——“核心吸积模型”也表明这是一个趋势。但这个发现却与此相矛盾。

       GJ 3512周围可能还存在另一颗质量大约为木星六分之一的海王星级行星，这颗行星和主星的距离大约在1.2个天文单位以上。但是目前尚未获得这颗行星存在的确切证据。

       与此同时，研究人员还发现，有迹象表明曾有大质量恒星被GJ 3512系统甩向了星际空间。依据则是GJ 3512b的椭圆形轨道。这样的轨道表明它曾与其他行星发生过引力的拉锯战。这颗失踪的行星现在可能正在黑暗的星际空间中流浪。

       天文学家一直认为，木星和土星这样的气体巨行星，以及许多系外气体巨行星，都是通过“核心吸积”的方式成长起来的。“核心吸积模型”认为巨行星的成长分为两个阶段。第一个阶段是在原行星盘中形成一个质量约为地球10至15倍的岩冰内核；第二个阶段是一旦这个内核的质量达到临界值，大量的氢气和氦气就会在其表面快速累积。

       而红矮星这样的低质量恒星拥有的原行星盘也是低质量的，缺乏气体巨行星形成过程中所需的足量物质。用“核心吸积模型”无法解释GJ 3512b的存在。这是一个巨大的矛盾。

       鉴于此，研究人员认为，另外一种所谓的“气体盘不稳定”恒星形成模型比较可以解释GJ 3512b的存在。这种模型认为一个不稳定的原行星盘会分裂成许多气体尘埃团块，这些团块会在它们自身的引力作用下坍缩成气体巨行星。持此观点的天文学家认为，部分甚至于所有气体巨行星都是通过这种方式形成的，它们不需要用岩石的内核来当“凝聚核”。

       不知边界在何处的宇宙中存在难以穷尽的可能，用一种理论解释一切的想法固然美好，但可能还是过于理想和简单化了。

GJ 3512红矮星系统（中）和太阳系（上）及其他部分红矮星系统（下）的1:1对比图。