超级类地行星的形成：也许不是我们设想的那样(6)

系外行星研究领域的大多数注意力目前都集中在恒星系统的内侧部分，大约相当于木星轨道的距离内部，原因很简单，这是目前的检测手段能探测到的区域。两种主要方法——测量恒星由于绕行的行星所产生的引力牵拉而导致的摆动，以及测量恒星由于行星从前方经过而造成的周期性变暗——都更倾向于检测到近处轨道上的大型行星。获得行星本身的图像是相当困难的，因为它们微弱的光线都被恒星发出的耀眼光芒淹没了，后者的亮度可以达到前者的10亿倍。

但是通过让世界上最大的天文望远镜超负荷运转，天文学家直接看见了一小部分行星。在过去几年当中，专门设计用来对系外行星成像的两台新型仪器加入了这一搜寻。欧洲的高分辨率光谱偏振法系外行星搜索仪（SPHERE）和美国出资支持的双子座行星成像仪（GPI）被连接到智利的巨型天文望远镜上，并且装备了精密的日冕仪来阻挡恒星的光线。不出所料，离恒星距离较远的行星是最容易被观测到的对象。

 

 

资料图

 

直接成像最早观测到的是围绕在恒星HR8799周围的行星系统。在这个系统中，位于土星轨道距离之外直至海王星距离2倍的范围内，有4颗行星。最令人惊讶的是，这4颗行星都十分巨大， 是木星质量的5倍多。根据理论，如此遥远的轨道上的行星运行得十分缓慢，它们应该是以极其缓慢的速度生长，并且在吸积盘消散之前就达到了远小于木星的质量极限。然而这些行星完美的圆形轨道表明，它们不是从更靠近恒星的地方被抛到这些轨道上的。

 

 

资料图

 

这些遥远的巨型行星为标准理论最激进的挑战提供了支持，也就是说，这些行星不是通过核吸积形成的，而是通过一种叫作引力不稳定性的过程形成的。这一过程需要一个富含气体的原行星盘在自身引力下碎裂成团块。这些气体团块会随着时间变化直接坍缩成巨型行星，而不用首先形成一个固体的核。模型显示，这种机制只有在特定的情况下才会起作用：气体必须是冷的，不能旋转过快，收缩的气体必须能够有效摆脱热量。这一机制能否解释HR8799的形成？拉菲科夫说，只有外侧的两颗行星足够遥远和寒冷时才可能，“这仍然是一个让人十分困惑的系统”。