行星大碰撞打造太陽系內找不到的重量級行星

自從1995年的飛馬座51b開始至目前為止，天文學家已經發現了4,093顆系外行星，除了受到眾人矚目的超級地球、地球2.0這些具有類似地球環境的行星，還有一些是我們太陽系裡找不到的行星類型：又大、距離其母星又近的氣體巨行星。這些巨行星軌道半徑小於五個天文單位（約等於木星與太陽的距離），多數具有高偏心率(e > 0.5)的橢圓軌道，比太陽系裡行星的軌道都還要扁。

天文學家有數種機制來解釋這些具有特殊軌道的行星如何形成，可能是行星系統內多體重力交互作用，或者早期的原行星盤內的氣體就具有某種共振現象，最近美國利克天文台雷納塔·弗雷里克（Renata Frelikh）的團隊提出了新的見解：原行星與行星的大碰撞。

太陽系可能也歷經過這樣的時期，早期太陽系內還有多顆原行星環繞，它們多為具相當質量的天體，如果撞上了行星會造成很大的衝擊，可以改變自轉及公轉的特性，甚至拋散出大量物質至太空中。如果原生系統的質量越大，早期大碰撞的事件可以預期越為頻繁，雷納塔·弗雷里克以多體運動的行為做模擬分析，與FGK型星（0.5至1.4倍太陽質量）中243個行星系統進行比對，認為只要原生系統的質量越大，越有可能形成扁橢圓軌道的巨行星。在此之前解釋高偏心率行星軌道的理論僅能模擬低質量行星，雷納塔·弗雷里克與其團隊則解決了大於木星質量的系外行星軌道問題，補足了現有理論的空缺。

【圖：日本天體生物學中心；文：節錄自台北市立天文科學教育館網頁】