​藝術家筆下描繪的GJ 3512b。這是一個藍色的氣體巨行星。CARMENES / RenderArea / J. Bollaín / C. Gallego

近日一個新發現在天文學家圈內引起了轟動。以西班牙巴塞羅那空間科學研究院天體物理學家Juan Carlos Morales為首的一個研究團隊在一顆距地球約31光年的紅矮星——GJ 3512身邊，發現了一顆品質約為木星一半的氣體巨行星。

這顆名為GJ 3512b的行星距離主星只有三分之一個天文單位，也就是說它和紅矮星的距離只有地球和太陽距離的三分之一，大約相當於在我們太陽系水星的位置上。而紅矮星GJ 3512的品質只有太陽的八分之一，直徑只有太陽的七分之一，表明光度不足太陽的百分之一。

太陽的品質是木星的1050倍，而GJ3512的品質只有GJ 3512b的250倍。這是天文學家首次發現用“核心吸積模型”無法解釋的系外行星。統計學資料表明，低品質恆星擁有的通常都是地球這樣較小的行星或所謂的“迷你海王星”。當前被學界廣泛接受的行星形成模型——“核心吸積模型”也表明這是一個趨勢。但這個發現卻與此相矛盾。

GJ 3512周圍可能還存在另一顆品質大約為木星六分之一的海王星級行星，這顆行星和主星的距離大約在1.2個天文單位以上。但是目前尚未獲得這顆行星存在的確切證據。

與此同時，研究人員還發現，有跡象表明曾有大品質恆星被GJ 3512系統甩向了星際空間。依據則是GJ 3512b的橢圓形軌道。這樣的軌道表明它曾與其他行星發生過引力的拉鋸戰。這顆失蹤的行星現在可能正在黑暗的星際空間中流浪。

天文學家一直認為，木星和土星這樣的氣體巨行星，以及許多系外氣體巨行星，都是通過“核心吸積”的方式成長起來的。“核心吸積模型”認為巨行星的成長分為兩個階段。第一個階段是在原行星盤中形成一個品質約為地球10至15倍的巖冰核心；第二個階段是一旦這個核心的品質達到臨界值，大量的氫氣和氦氣就會在其表面快速累積。

而紅矮星這樣的低品質恆星擁有的原行星盤也是低品質的，缺乏氣體巨行星形成過程中所需的足量物質。用“核心吸積模型”無法解釋GJ 3512b的存在。這是一個巨大的矛盾。

鑑於此，研究人員認為，另外一種所謂的“氣體盤不穩定”恆星形成模型比較可以解釋GJ 3512b的存在。這種模型認為一個不穩定的原行星盤會分裂成許多氣體塵埃團塊，這些團塊會在它們自身的引力作用下坍縮成氣體巨行星。持此觀點的天文學家認為，部分甚至於所有氣體巨行星都是通過這種方式形成的，它們不需要用岩石的核心來當“凝聚核”。

不知邊界在何處的宇宙中存在難以窮盡的可能，用一種理論解釋一切的想法固然美好，但可能還是過於理想和簡單化了。

GJ 3512紅矮星系統（中）和太陽系（上）及其他部分紅矮星系統（下）的1:1對比圖。Guillem Anglada-Escude

參考：

A giant exoplanet orbiting a very-low-mass star challenges planet formation models

https://science.sciencemag.org/content/365/6460/1441