系外行星的诞生之谜：年轻巨星揭开秘密
发现了围绕年轻恒星运行的类木星行星，颠覆了我们对巨行星形成的传统认知。深入研究这些年轻的天体将帮助我们解开许多关键问题。
在过去，我们对行星形成和演化的理解仅限于太阳系的八颗（或九颗）行星。但在过去的 25 年中，系外行星的不断涌现拓宽了我们的研究视野。
在这些遥远的行星中，一种名为热木星的系外行星引起了极大关注。它们是气态巨星，体积与木星相仿，但运行轨道极度靠近其母恒星，公转周期仅需 18 小时。而在我们的太阳系中，最内层的行星却是岩石构成的水星，与太阳的距离也远大于热木星。
热木星之谜与它们庞大的体积极其相称：它们是在如此接近恒星的环境中形成的吗？还是在更远的地方形成后迁移到靠近恒星的位置？如果确实是迁移，那么这些巨行星的演化历史可能为我们解开太阳系行星的起源提供启示。
为了回答这些问题，科学家需要在这些热木星形成的早期阶段对其进行观测。最近，发表于《天文学杂志》的一项新研究报告了系外行星 HIP67522b 的观测结果：这可能是有史以来人类发现的最年轻的一颗热木星。它围绕着一颗约 1700 万年前形成的已知恒星运行。这意味着它自己的年龄可能比其恒星小几百万元年。而之前已知的热木星大多已有超过 10 亿年的历史。这颗热木星的公转周期为 7 天，其运行的恒星与我们的太阳非常相似。HIP67522b 距地球只有 490 光年，其直径约为地球的 10 倍，接近木星的直径。它的体积表明它是一颗以气体为主的行星。
美国航空航天局的凌星系外行星巡天卫星（TESS）将 HIP67522b 确定为科学家们正在寻找的这类热木星。该巡天卫星使用“凌星法”探测系外行星：当科学家们观察到一颗恒星的亮度略有下降时，表明有一颗绕其运行的行星从观测者和恒星之间经过。年轻恒星的表面通常布满暗斑——星斑（太阳上的星斑也被称为太阳黑子）。观测者很容易将这些星斑与凌星行星混淆。但科学家们根据美国航空航天局已退役的斯皮策空间望远镜的数据确认：观测到的亮度变化确实来自一颗行星（即 HIP67522b），而不是恒星星斑。（也有一些其他探测系外行星的方法提供了一些迹象表明可能存在更年轻的热木星，但尚未得到证实。）
这一发现使我们有可能发现更多年轻的热木星，并可能更深入地了解行星在宇宙中是如何形成的——即使我们只是在研究地球上的观测数据。
领导这项研究的是德克萨斯大学奥斯汀分校的系外行星科学家艾伦·里祖托。他表示：“我们可以通过研究太阳系行星和其他围绕太阳运行的天体来了解太阳系及其演化过程。如果不寻找系外行星，我们永远不会知道我们的太阳系有多么独特或多么普通。系外行星科学家正在探索我们的太阳系如何为宇宙中行星的形成提供条件？”
迁移的巨行星？
热木星是如何形成在如此靠近其母恒星的位置的呢？对于这个问题，科学界有三种主要的假设。一种假设是：它就在那里形成并保持不动。但很难想象行星能够在如此恶劣的环境中形成：母恒星极高的温度会蒸发掉大部分行星物质；年轻的母恒星经常爆发剧烈的耀斑和恒星风暴，几乎会摧毁形成在其周围的任何新行星。
事实上，更有可能的解释是：气态巨行星形成在称为“雪线”的边界之外，距离其母恒星更远的地方。那里的温度足够低，可以形成冰和其他固体物质。类似木星的行星几乎完全由气体组成，但它们确实有固态的核心。这些固态核在外面的“雪线”边界更容易形成，在那里冰冻物质可以像滚雪球一样聚集形成块状物。
另外两种假设是：热木星在形成后向母恒星进行了迁移。是什么力量在推动这种迁移过程呢？又是在何时发生的？
针对热木星的形成问题，存在两种主要假说：
早期迁移假说：
在这种假设下，热木星在行星系统形成初期开始向内迁移。当时，母恒星周围环绕着气体尘埃盘，其引力与刚形成的巨大气态行星相互作用，可能扰乱行星的轨道，使其向内移动。
晚期迁移假说：
该假说认为，热木星将在系统中其他行星的引力作用下，在形成后较晚的时间点向内迁移。HIP67522b在形成后就与母恒星非常接近，这似乎与晚期迁移假说不符。仅研究一颗热木星不足以推断出该类星体的形成和演化过程。
康弘博士，美国航空航天局喷气推进实验室的天体物理学家，表示：“研究人员仍在寻求揭示大多数热木星形成之谜的通用机制。需要发现和研究更多同类星体，才能最终解决这个问题。”
TESS卫星：
凌星系外行星勘测卫星（TESS）是美国航空航天局的天体物理学探索任务，由麻省理工学院领导并由戈达德太空飞行中心管理。参与该任务的合作伙伴包括诺斯洛普·格鲁门公司、美国航空航天局艾姆斯研究中心、哈佛-史密森天体物理中心、麻省理工学院林肯实验室和太空望远镜科学研究所，以及全球众多大学和研究机构。
斯皮策空间望远镜：
斯皮策空间望远镜已于2020年1月30日退役。科学家仍在分析其档案数据。喷气推进实验室为美国航空航天局科学任务理事会工作，负责斯皮策任务的运营。加州理工学院的斯皮策科学中心负责科学研究。空间飞行器任务由洛克希德马丁太空公司承担。加州理工学院为美国航空航天局管理喷气推进实验室。
作者： Tony Greicius
译者：椒椒
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