围绕小恒星运行的禁忌行星挑战气态巨行星形成理论

由卡内基的 Shubham Kanodia 领导的一组天文学家发现了一个不寻常的行星系统，其中一颗巨大的气态巨行星绕着一颗名为 TOI-5205 的小红矮星运行。他们发表在《天文学杂志》上的发现挑战了长期以来关于行星形成的观点。

M 矮星比我们的太阳更小也更冷，是我们银河系中最常见的恒星。由于体积小，这些恒星的温度往往只有太阳的一半，而且更红。它们的光度非常低，但寿命极长。尽管红矮星平均拥有比其他质量更大的恒星更多的行星，但它们的形成历史使它们不太可能拥有气态巨行星。

新发现的行星——TOI 5205b——首先被宇航局的凌日系外行星勘测卫星( TESS ) 确定为潜在候选行星。Kanodia 的团队，包括卡内基的 Anjali Piette、Alan Boss、Johanna Teske 和 John Chambers，随后确认了它的行星性质，并使用各种地面仪器和设施对其进行了表征。

“主星TOI-5205的体积大约是木星的四倍，但它却以某种方式形成了一颗木星大小的行星，这真是令人惊讶!” Kanodia 惊叹道，他专门研究这些恒星，这些恒星占我们银河系的近四分之三，但肉眼无法看到。

已发现少量气态巨行星围绕较老的 M 矮星运行。但直到现在，还没有在像 TOI-5205 这样的低质量 M 矮星周围的行星系统中发现气态巨行星。要掌握这里的大小比较，可以将一颗围绕一颗类太阳恒星运行的类木行星比作一颗豌豆绕着葡萄柚运行;对于 TOI-5205b，因为主星小得多，它更像是一颗豌豆绕着柠檬。事实上，当木星质量的 TOI 5205b 在其宿主前方经过时，它会阻挡大约 7% 的光线——这是已知最大的系外行星凌日之一。

行星诞生于围绕年轻恒星的气体和尘埃旋转盘中。最常用的气体行星形成理论需要大约 10 个地球质量的这种岩石物质积累并形成一个巨大的岩石核心，之后它会迅速从圆盘的邻近区域扫除大量气体，形成我们所称的巨行星。今天见。

发生这种情况的时间范围至关重要。

“TOI-5205b 的存在扩展了我们对这些行星诞生盘的了解，”Kanodia 解释道。“一开始，如果圆盘中没有足够的岩石物质形成初始核心，那么就无法形成气态巨行星。最后，如果圆盘在大质量核心形成之前就蒸发掉了，那么就无法形成气态巨行星。尽管有这些护栏，但 TOI-5205b 还是形成了。根据我们目前对行星形成的名义理解，TOI-5205b 不应该存在;这是一个“禁忌”的星球。

该团队证明，这颗行星非常大的凌日深度使其非常有利于未来使用最近发射的 JWST 进行观测，这可以揭示其大气层并提供一些关于其形成之谜的额外线索。

TESS 后续研究是使用10 米霍比埃伯利望远镜上的宜居带行星探测器(HPF;德克萨斯州)和低分辨率光谱仪(LRS2;德克萨斯州)进行的， 3.5 米口径的 ARCTIC 相机Apache Point 天文台(APO;新墨西哥州)，3.5 米 WIYN 望远镜的NN-Explore Exoplanet 恒星散斑成像仪(NESSI，亚利桑那州)， 0.6 米 Red Buttes 天文台(RBO，怀俄明州)，和 0.3 m 三百毫米望远镜(智利 TMMT)。