这个神秘的系外行星不应该存在

似木星的行星，略带蓝色，绕着冷的红矮星运转。

天文学家发现了一颗绕着小恒星运行的巨型行星。行星的质量比理论模型预测的要大得多。西班牙西班牙团队在西班牙南部的一个天文台上做出了这一令人惊讶的发现，伯尔尼大学的研究人员研究了神秘的系外行星是如何形成的。

红矮星GJ 3512距我们30光年。尽管这颗恒星仅是太阳质量的十分之一，但它拥有一颗巨大的行星-出乎意料的观察。伯尔尼大学教授，国家研究能力中心（NCCR）PlanetS成员克里斯托夫·莫达西尼（Christoph Mordasini）表示：“在这样的恒星周围，应该只存在地球大小的行星，或者说是更大质量的超地球”。“然而，GJ 3512b是一颗质量比木星大一半的巨型行星，因此比这种小恒星的理论模型所预测的行星的质量至少大一个数量级。”

卡门尼斯联合体发现了系外行星GJ 3512b，该仪器安装在西班牙南部的Calar Alto天文台。© Pedro Amado / Marco Azzaro – IAA / CSIC

西班牙－德国研究联盟CARMENES发现了这颗神秘的行星，该联盟确定了自己的目标是发现最小恒星周围的行星。为此，该财团建造了一种新仪器，该仪器安装在西班牙南部2100 m高度的Calar Alto天文台上。用这台红外光谱仪观察到，这颗小恒星经常向我们移动或远离我们-这种现象是由同伴触发的，这种同伴在这种情况下必须特别大。由于这一发现太出乎意料，该财团与莫尔达西尼的伯尔尼研究小组联系，该小组是行星形成理论的世界领先专家之一，讨论了巨大的系外行星的可能形成情况。所有贡献的论文现已发表在《科学》杂志上。

伯尔尼模型的行星人口综合与太阳系以及与Trappist 1和GJ 3512b的比较。太阳系和Trappist 1符合模型，GJ 3512b比模型的预测大得多。© 伯尔尼大学，图形：克里斯多夫·莫达西尼（Christoph Mordasini）

自下而上的过程还是崩溃？

“我们的行星形成和演化模型预测，在小恒星周围将形成大量小行星，”莫达西尼总结道，并以另一个著名的行星系统为例：Trappist-1.这颗可与GJ 3512媲美的恒星有七个行星，其质量大致等于或小于地球的质量。在这种情况下，伯尔尼模型的计算结果与观测值非常吻合。GJ 3512并非如此。“我们的模型预测，在此类恒星周围不应有巨型行星，”莫达西尼说。当前理论失败的一种可能解释可能是该模型所基于的机制，即核心吸积。行星是由小物体逐渐成长为越来越大的质量而形成的。专家称此为“自下而上的过程”。

也许巨型行星GJ 3512b是由根本不同的机制形成的，即所谓的重力塌陷。莫尔达西尼解释说：“形成行星的气盘的一部分在其自身引力的作用下直接坍塌。”“自上而下的过程。”但是，即使这种解释也带来了问题。“在这种情况下，为什么行星没有继续生长并迁移到更靠近恒星的位置？如果气碟的质量足以使其在重力作用下变得不稳定，那么您将期望两者兼具。”专家说，并补充说：“因此，GJ 3512b行星是一个重要发现，应该会增进我们对行星围绕此类恒星形成的理解。”

伯尔尼大学Christoph Mordasini物理研究所。© 伯尔尼大学

参考：JC Morales，AJ Mustill，I。Ribas，MB Davies，A。Reiners，FF Bauer，D.Kossakowski，E。Herrero，E。Rodríguez， MJLópez-González，C.Rodríguez-López，VJSBéjar，L.González-Cuesta，R.Luque，E.Pallé，M.Perger，D.Baroch，A.Johansen，H.Klahr，C.Mordasini，G。 Anglada-Escudé，JA Caballero，M。Cortés-Contreras，S。Dreizler，M。Lafarga，E。Nagel，VM Passegger，S。Reffert，A。Rosich，A。Schweitzer，L。Tal-Or，T。Trifonov， M. Zechmeister，A。Quirrenbach，PJ Amado，EW根瑟，H.-J。哈根（H. T. Henning），亨宁（SV。Jeffers），卡米斯基（A. Kaminski），库斯特（M.Kürster），蒙特斯（D. Montes），塞弗特（W.Seifert），阿贝罗（FJAbellán），阿布瑞尔（A. ，R。Antona，B。Arroyo-Torres，M。Azzaro，D。Barrado，S。Becerril-Jarque，D。Benítez，ZMBerdiñas，G。Bergond，M。Brinkmöller，C。del Burgo，R。Burn，R 。Calvo-Ortega，J。Cano，MCCárdenas，C。CardonaGuillén，J。Carro，E。Casal，V。Casanova，N。Casasayas-Barris，P。Chaturvedi，C。Cifuentes，A。Claret，J。Colomé ，S。Czesla，E。Díez-Alonso，R。Dorda，A。Emsenhuber，M。Fernández，A。Fernández-Martín，IM Ferro，B.Fuhrmeister，D.Galadí-Enríquez，I。Gallardo Cava，MLGarcíaVargas ，A。Garcia-Piquer，L.Gesa，E.González-Alvarez，JIGonzálezHernández，R.González-Peinado，J.Guàrdia，A.Guijarro，E.de Guindos，AP Hatzes，PH Hauschildt，RP Hedrosa，我。Hermelo，R。HernándezArabi，F。HernándezOtero，D。Hintz，G。Holgado，A。Huber，P。Huke，EN Johnson，E。de Juan，M。Kehr，J。Kemmer，M。Kim J.Klüter，A.Klutsch，F.Labarga，N.Labiche，S.Lalitha，M.Lampón，L.M.Lara，R.Launhardt，F.J.Lázaro，J.-L。 Lizon，M.Llamas，N.Lodieu，M.Lópezdel Fresno，JFLópezSalas，J.López-Santiago，H.MagánMadinabeitia，U.Mall，L.Mancini，H.Mandel，E.Marfil，JAMarínMolina ，ELMartín，P。Martín-Fernández，S。Martín-Ruiz，H。Martínez-Rodríguez，CJ Marvin，E。Mirabet，A。Moya，V。Naranjo，RP Nelson，L。Nortmann，G。Nowak，A。 Ofir，J.Pascual，A.Pavlov，S.Pedraz，D.PérezMedialdea，A.Pérez-Calpena，MAC Perryman，O.Rabaza，A.RamónBallesta，R.Rebolo，P.Redondo，H.-W。 Rix，F.Rodler，A.Rodriguez Trinidad，S.Sabotta，S.Sadegi，M.Salz，E.Sánchez-Blanco，MASánchezCarrasco，A.Sánchez-López，J.Sanz-Forcada，P.Sarkiss，LF Sarmiento，S.Schäfer，M.Schlecker，JHMM Schmitt，P.Schöfer，E.Solano，A.Sota，O.Stahl，S.Stock，T.Stuber，J.Stürmer，JCSuárez，HM Tabernero，SM Tulloch， G.Veredas，JI Vico-Linares，F.Vilardell，K.Wagner，J.Winkler，V.Wolthoff，F.Yan和MR Zapatero Osorio先生，2019年9月27日，科学.DOI：
10.1126 / science.aax3198

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