这颗“被禁止”的系外行星，对于其恒星来说，质量太大了
"这一发现让我们意识到，我们对宇宙的了解是多么肤浅。我们不会想到，在这样一颗低质量恒星周围会存在一颗如此沉重的行星"。
图为一颗大质量行星围绕一颗小质量恒星运行
(图片来源：宾夕法尼亚州立大学）
天文学家发现了一颗巨大的太阳系外行星，或称 "系外行星"，它围绕一颗超冷矮星运行，而这颗矮星太小了，根本无法承载这样一个世界，这对科学家们关于行星和行星系统如何诞生的模型提出了挑战。
这颗被命名为LHS 3154 b的行星的质量是地球的13倍，这意味着它的质量与太阳系冰巨海王星相似，但它却紧紧地围绕着一颗质量比太阳小9倍的小矮星运行。
这意味着这个类似海王星的世界与其母恒星--位于大约51光年之外的LHS 3154--之间的质量比是地球与太阳之间质量比的100倍，研究人员认为这不可能发生。这是第一次在宇宙中较小的恒星周围发现质量如此大的行星。
"这项研究的合著者、宾夕法尼亚州立大学天文学和天体物理学维恩-威拉曼（Verne M. Willaman）教授苏夫拉特-马哈德万（Suvrath Mahadevan）在一份声明中说："这一发现让我们真正认识到，我们对宇宙的了解是多么肤浅。"我们不会想到，在这样一颗低质量恒星周围会存在一颗这么重的行星"。
挑战恒星和行星的诞生过程
恒星是由大量的气体和尘埃云积聚成密度过高的斑块而形成的，这些斑块不断增大，最终在自身引力的作用下坍塌。这样，一颗幼年恒星就被称为 "原行星盘 "的残留物质所包围。
顾名思义，科学家认为行星最终就是从这个残留物质盘中诞生的。恒星形成过程中遗留的物质数量为这些潜在行星的大小设定了限制。
研究小组确定，LHS 3154 b 的行星内核非常重，因此它所来自的行星形成盘必须拥有大量的固体物质。宾夕法尼亚州立大学天文学研究生梅根-德拉默（Megan Delamer）解释说，简而言之，它必须拥有比当前模型预测的更多的物质。
因此，发现这颗特殊系外行星后，人们也提出了关于恒星形成的问题。这是因为LHS 3154最初的原行星盘中尘埃与质量的比率和尘埃与气体的比率必须比预测值高出10倍，才能诞生像LHS 3154 b这样大质量的海王星般的世界。
马哈德万解释说："低质量恒星LHS 3154周围的行星形成盘，预计不会有足够的固体质量来形成这颗行星。"但它就在那里，所以现在我们需要重新审视我们对行星和恒星如何形成的理解。"
(左）地球-太阳系统（右）新发现的系外行星 LHS 3154 b 及其恒星系统（图片来源：宾夕法尼亚州立大学）
宜居带行星探测器超出预期
马哈德万及其同事利用德克萨斯州麦克唐纳天文台霍比-埃伯利望远镜的天文摄谱仪--宜居带行星探测器（HPF）探测到了系外行星LHS 3154 b。HPF的设计目的是在系外行星围绕银河系中一些最冷的恒星运行时探测它们。
实际上，马哈德万和一个团队一起协助建造了这台仪器，其重点是那些离恒星既不太近也不太远的行星，因为它们无法承载液态水，而液态水是生命的一个关键条件。这些行星位于恒星周围所谓的宜居带。
这类行星不容易被发现，部分原因是冷恒星的宜居带比太阳系的宜居带更靠近这些恒星。这意味着，这些行星经常被其相对较小的母恒星发出的光线所遮挡。
此外，预计这些行星本身也很小，因此更难被探测到。“想想看，恒星就像是一堆篝火。火越冷，你就越需要靠近火堆取暖。”马哈德万说，“行星也是如此。如果恒星更冷，那么行星就需要离恒星更近，这样它才会足够温暖，能够承载液态水。”
"如果一颗行星与其超冷恒星的轨道足够接近，恒星光谱或光线的颜色在受到轨道行星牵引时发生了非常微妙的变化，我们就可以通过观测这种变化，来探测这颗行星。“
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探测LHS 3154 b对HPF来说非常重要，因为它显示了该仪器具备提供重要系外行星结果的潜力。团队成员、普林斯顿大学NASA萨根天体物理学研究员表示，这一结果超出了对该仪器的所有预期。
"我们的发现为所有现有的行星形成理论提供了一个极端的测试案例，"Mahadevan 总结道，"这正是我们建造HPF的目的，发现银河系中最常见的恒星是如何形成行星的，并找到这些行星。”
BY: Robert Lea
FY: 33
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