一顆新的系外行星令天文學家跌破眼鏡

天文學家發現一個木星大小的年輕系外行星HD-114082b，對它的分析的結果顯示它與常見的氣態巨行星不相似，簡單地說，它太重。德國馬克斯普朗克天文研究所的天文學家奧加·扎科希（Olga Zakhozhay）與他的研究團隊正在觀察一顆三百光年外的系外行星，該行星僅有大約一千五百萬年的歷史，是到目前為止最年輕的系外行星之一，瞭解該星的性質有望推測行星的形成方式。

一般而言，我們透過兩種方法來全面理解系外行星，凌日法及徑向速度法。凌日法是當系外行星從其母恆星的前方經過時，恆星亮度會因此降低，我們只要知道這顆恆星原本有多亮，減光的程度及時間長度可以用於推測行星本身的半徑及公轉軌道半徑；徑向速度法則能透過恆星擺動的程度理解系外行星的質量；兩者結合則還能知道軌道傾角。

在近四年的時間內，研究人員分析了有關它的母恆星及該行星的資料，行星HD-114082b的半徑與木星相當，但質量卻是木星的八倍，這意味著這顆系外行星的密度大約是地球的兩倍，又或者是木星的大約十倍。

然而這顆年輕系外行星的大小及質量都不可能是一顆超大型岩質行星，這種岩質行星的上限為三個地球半徑和二十五個地球質量，只要超過這個數值，天體的密度及行星的引力便能夠保留住大量的氫和氦來組成大氣層，很明顯HD-114082b已經超越上述的數值，必定是一顆氣態巨行星，但天文學家仍不曉得這種數值的成因。

天文學家認為巨大的行星可以透過兩種方式生成，分別稱為「冷啟動」或「熱啟動」，冷啟動是由環繞在原行星盤上的碎片一顆顆由靜電互相吸引，質量多了以後又被重力吸引，直到它的質量大到足以引發氫和氦的失控吸積，這種形成方式會有一顆岩石內核，外圍會有巨大的氣體層包覆，而氣體在向地核下落時會失去熱量，這是稱為冷啟動的原因。熱啟動也稱為圓盤不穩定性，它為是發生在原行星盤上的一個不穩定旋轉區域在重力作用下直接坍縮成了一顆完整的行星，這種方法不存在岩石內核，而且氣體不會藉由墜落釋出重力位能，因此會保留更多熱量。

這兩種方法冷卻速率也不同，研究人員認為HD-114082b的性質不符合熱啟動模型，但即使套上冷啟動模型，它的體積還是太大了，除非它的核心異常脆弱，或是有其它未知的機制正在發生。這顆系外行星是我們所知的三顆小於三千萬歲的系外行星之一，這三顆都與冷啟動模型較為接近，但是只有三顆是非常少的樣本數量，天文學家需要發現更多這樣的行星來驗證他們的猜測，在那之前也許應該先將冷啟動模型更完善化。

【圖：歐洲太空總署；文：節錄自台北市立天文科學教育館網頁】研究全文刊登在2022年11月出版的《天文及天體物理學報》第67卷14期；標題是：Radial velocity survey for planets around young stars

HD = The Henry Draper Catalogue = 亨利·德雷伯星表