小恒星可能拥有比以前认为的更大的行星

根据伦敦大学学院(UCL)和华威大学研究人员领导的一项新研究，质量不到太阳一半的恒星能够容纳巨大的木星式行星，这与最广泛接受的关于这些行星如何形成的理论相冲突。

气态巨行星和其他行星一样，是由围绕年轻恒星的物质盘形成的。根据核心吸积理论，它们首先形成岩石，冰和其他重固体的核心，一旦这个核心足够大(大约是地球的15到20倍)，就会吸引外层气体。

然而，低质量恒星的低质量圆盘，模型预测，这些圆盘不会提供足够的物质以这种方式形成气态巨行星，或者至少在圆盘破裂之前不会足够快。

在这项被接受发表在皇家天文学会(MNRAS)月刊上的研究中，研究人员利用美国宇航局凌日系外行星巡天卫星(TESS)的观测结果观察了91，306颗低质量恒星，并在15个案例中发现对应于一颗气态巨行星经过恒星前方的光的亮度下降。

此后，15颗潜在的巨行星中有<>颗已被使用独立方法确认为行星。这些已确认的行星之一围绕一颗质量是太阳五分之一的恒星运行 - 根据行星形成模型，这是不可能的。

主要作者Ed Bryant博士(伦敦大学学院穆拉德空间科学实验室，前身为华威大学)作为博士的一部分发起了这项工作，他说：“低质量恒星比我们想象的更擅长形成巨型行星。我们的研究结果对行星形成模型提出了严重的问题。特别是，我们探测到的围绕恒星运行的气态巨行星低至太阳质量的20%，这与目前的理论相冲突。

共同作者Vincent Van Eylen博士(伦敦大学学院穆拉德空间科学实验室)说：“虽然罕见，但低质量恒星周围确实存在气态巨行星，这是一个意想不到的发现，这意味着行星形成的模型需要修改。

一种可能的解释是，气态巨行星不是通过核心吸积形成的，而是通过引力不稳定性形成的，其中恒星周围的圆盘分裂成行星大小的尘埃和气体团块。如果是这样的话，低质量恒星可以容纳非常大的气态巨行星，质量是木星的两到三倍。然而，这被认为不太可能，因为低质量恒星周围的圆盘似乎不足以以这种方式碎裂。

研究人员说，另一种解释是，天文学家低估了恒星盘的质量，这意味着小恒星毕竟可以通过核心吸积形成巨大的行星。

这可能是因为我们错误地计算了我们可以通过望远镜观测到的圆盘质量，或者因为圆盘在恒星生命开始时的质量更大，当时它们非常难以观察(因为它们嵌入尘埃云中)，与恒星生命的后期相比，我们可以观察它们。

共同作者Dan Bayliss博士(华威大学)说：“我们可能并不像我们想象的那样了解这些原行星盘的质量。詹姆斯韦伯太空望远镜等强大的新仪器将能够更详细地研究这些圆盘的特性。

在他们的论文中，研究人员试图确定巨型行星在低质量恒星周围发生的频率，测试这种发生率是否符合核心吸积模型的预测。

他们使用一种算法来识别低质量恒星发出的光中凌日气态巨行星的信号。然后，他们审查了这些信号，忽略了一些误报。

为了确定他们的方法探测到围绕这些恒星运行的实际气态巨行星的可能性，他们在实际的TESS星光数据中插入了数千个凌日行星信号的模拟，然后运行他们的算法以查看这些行星中有多少会被检测到。

现在，研究人员正在努力确认(或排除)他们确定的15颗候选行星中的九颗是行星(到目前为止，有五颗被确认为行星，其中一颗是假阳性)。这些候选者可能是伴星，也可能是亮度下降的另一个原因。

该团队将通过寻找主星位置的“摆动”来推断这些物体的质量，这表明可能的行星引力牵引。这种摆动可以通过对星光的光谱分析来检测 - 测量不同的光带以跟踪恒星远离我们或朝向我们移动。