围绕超冷矮星的海王星质量系外行星挑战了当前的行星形成理论

目前的理论预测，低质量恒星很少有质量超过海王星(17 个地球质量)的行星。

普林斯顿大学天文学家 Guðmundur Stefánsson 及其同事表示：“在恒星的光谱分类中，质量最低的恒星——M 矮星——是太阳附近和整个银河系中最常见的恒星。”

“M型矮星周围的气态巨行星比质量更大的F、G和K型矮星要少得多，而且绕M型矮星运行的行星质量往往比海王星小。”

“然而，对于质量最小(小于 0.25 个太阳质量)和最冷 M 矮星(超冷矮星)周围行星的特性仍然知之甚少。”

“这是因为超冷矮星很微弱，并在红外波长处发射大部分辐射，而在红外波长处，行星寻找技术并不像光学波长那样发达。”

他们补充道：“围绕超冷矮星的两个标志性行星系统是TRAPPIST-1和Teegarden's Star ，它们都具有由小型且可能是岩石行星组成的紧凑系统。”

“这种系统的形成与核心吸积理论相一致，其中行星形成的结果在很大程度上取决于原行星盘内小固体颗粒(尘埃)的假设总质量。”

“对原行星盘的观测表明，低质量恒星的尘埃质量往往较低，因此有可能形成地球质量的行星，但不会形成质量更大的行星。”

“然而，模型中的不确定性和观察到的尘埃质量的大量分散提出了一种有趣的可能性，即星子核心吸积可能至少偶尔允许低质量恒星形成质量超过 10 个地球质量的近轨道行星。”

“确实在一些超冷恒星周围发现了大质量行星候选者，但在所有情况下，这些行星都有非常宽的轨道。”

Stefánsson 博士和合著者利用来自宜居带行星探测器(HPF) 摄谱仪的精确径向速度观测，观测到了LHS 3154，这是一颗质量比太阳小 9 倍的超冷恒星。

这颗恒星也被称为 LP 224-38、TIC 24108819 或 NLTT 42028，位于武仙座，距离我们 51.4 光年。

天文学家在他们的数据中检测到了多普勒频移，这是由于一颗质量为 13.2 个地球的系外行星造成的，这几乎是海王星的质量。

该外星世界名为LHS 3154b，轨道周期为3.7天。

研究人员还进行了行星形成模拟，结果表明，形成 LHS 3154b 的原行星盘中的尘埃量需要比低质量恒星周围原行星盘中通常观察到的尘埃量至少多 10 倍。

他们说：“LHS 3154b 的探测首次证实超冷矮星可以形成巨大的近距离行星。”

“行星形成的核心吸积理论和引力不稳定理论都很难解释这个系统。”

“特别是在核心吸积情况下，原行星盘的尘埃质量需要比超冷恒星原行星盘观测中通常看到的高一个数量级。”

该团队的论文发表在《科学》杂志上。