神秘行星怎樣形成？年輕的巨星為我們提供研究線索
木星大小的行星，公轉軌道距離其母恆星非常近，這顛覆了以往關於巨行星形成的舊有觀念。尋找並研究這類行星中的年輕成員，可以幫助我們解決很多關鍵問題。
在人類歷史的大部分時間裡，我們對於行星形成及演化的瞭解，都是基於太陽系中的八（或九）顆行星。但在過去25年中，4000多顆系外行星的發現,給我們提供了更多的研究方向。
在這些新發現的遙遠星球中，最引人關注的，是一類被稱為熱木星的系外行星。這些以氣體為主的行星，大小類似木星，執行軌道非常靠近其母恆星，公轉週期僅18小時。而在我們太陽系中，情況完全不同：距離太陽最近的行星是由岩石構成，公轉軌道也比之更遠。我們對於熱木星的疑問，就像其體型一樣大：它們是在離恆星很近的地方形成的嗎？或者，是先在較遠的地方形成，再向內遷移的嗎？如果這些巨星真的遷移過，那能以此類推，揭示出我們太陽系中行星的歷史嗎？
為了回答以上問題，科學家們需要在這些熱巨星的形成早期，觀測它們。近來，《天文學雜誌》的一項新研究，報告了對系外行星HIP67522b的觀測成果：它可能是迄今為止，人類發現的最年輕的熱木星。它圍繞著一顆已知的年齡大約在1700萬年的恆星公轉。這意味著，它的年齡，大概比其年輕幾百萬年。然而之前大多數已知的熱木星，年齡都超過10億年。這顆熱木星，公轉週期為7天，它圍繞運轉的恆星與我們的太陽非常相似。HIP67522b距離地球僅490光年，約為地球直徑的10倍，接近木星直徑。它的體積，表明了它是一顆以氣體為主的行星。
美國航空航天局的“凌星系外行星勘測衛星（TESS)”把HIP67522b確定為我們正想要尋找的這種熱木星。該勘測衛星，透過“凌星法”來探測行星：科學家們發現，當一顆恆星的亮度出現小幅降低時，說明有圍繞其執行的行星，從觀測者和恆星之間透過。但年輕恆星的表面，常常有大量暗斑——星斑。（太陽上的星斑，也被稱為太陽黑子）——觀測者很可能把這些星斑與凌星的行星搞混淆。不過，根據美國航空航天局的斯皮策空間望遠鏡（已退役）的資料，科學家們證實：觀測到的亮度改變資訊，確是來自一顆行星（即HIP67522b），而不是恆星星斑。(當然，有其它一些探測系外行星的方法，曾提供一些跡象表示：可能存在更年輕的熱木星，但都沒有得到證實。）
這一發現，讓我們有可能尋找到更多年輕的熱木星，並可能更深入地瞭解到：行星如何在宇宙中形成的——即使，我們只待在地球上的屋子裡研究。
領導這項研究的，是得克薩斯大學奧斯汀分校的系外行星科學家，艾倫.裡祖託。他表示：“我們可以透過研究太陽系行星，和其它圍繞太陽執行的物體，來了解太陽系及其演化過程。但，除非人類去尋找系外行星，否則，我們永遠不會知道我們的太陽系有多獨特，或有多普通。系外行星科學家們正在研究：我們的太陽系是如何為宇宙中行星形成，提供條件的？”
遷移的巨星？
熱木星是如何變成非常接近其母恆星的呢？關於這個問題，科學界有三種主要的推測。其中一種推測是：它就在那裡形成並保持原地不動。但實在很難想象，行星能在如此惡劣的環境中形成：母恆星熾熱的極端高溫，使得大部分行星物質蒸發掉；而且，年輕的母恆星，常劇烈爆發，並伴隨恆星風暴，幾乎任何它周圍新形成的行星，都會消失在萌芽初期。
事實上，更科學的解釋只能是：氣態巨行星在被稱為“雪線”的邊界之外，距離其母恆星較遠的地方，萌生、演變、壯大。那裡的溫度足夠冷，能夠形成冰和其它固體物質。類似木星的行星，幾乎全部由氣體組成，但是它們有固態的核心。這些固態核心在“雪線”邊界之外，更容易形成。在那裡，冰凍物質可以像滾雪球一樣，逐步凝結粘聚成團狀。
因此,另外兩種推測是：熱木星在形成後，逐步移動，慢慢向母恆星靠攏。不過，促使這種遷移產生的原動力是什麼？又發生在什麼時機呢？
針對這個問題，一種觀點認為：在行星系統形成的早期，當母恆星還被來自自身，以及來自行星形成過程中的氣體塵埃盤環繞著時，熱木星就開始了它的遷移之旅。在這種假說下，氣體塵埃盤的引力與剛形成的巨星星體，相互作用影響，可能擾亂到氣態巨星的原執行軌道，導致其向內遷移。
而另一種觀點堅持認為：熱木星會在更晚一些的時間點，才向內遷移。這個時間點，即：當環繞母恆星的其它行星的引力，能提供使其遷移的動力。不過，事實上，HIP67522b在它形成後，很早就已經離它的母恆星非常近了。這表明，這種觀點可能不適用於HIP67522b這個案例。當然，僅僅靠研究一顆已知的熱木星，不足以給所有這類星體的形成及演化過程下結論。
長谷川康弘說：“科學家們想知道，是否存在一種主流的機制，這種機制，能揭示大多數熱木星的形成之謎？到底哪種“形成論”是最當被重視的，能夠再次完美解釋我們觀測到的此類星體呢？目前社會上還沒有達成明確共識。雖然，發現這顆年輕的熱木星，是令人興奮的，但對它的研究成果，只是一個片面答案。要解開全部謎團，我們需要發現和研究更多的同類星體。”長谷川康弘，任職於美國航空航天局的噴氣推進實驗室，是專門研究行星形成的天體物理學家。（但他沒有參與這項研究。）
TESS——“凌星系外行星勘測衛星”——是一項美國航空航天局天體物理探索者任務，由位於馬薩諸塞州波士頓都市區劍橋市的麻省理工學院牽頭運作，由美國航空航天局的戈達德太空飛行中心管理。其他合作伙伴包括：位於弗吉尼亞州福爾斯徹奇市的諾斯洛普·格魯門公司、位於加州矽谷的美國航空航天局艾姆斯研究中心、位於馬薩諸塞州劍橋市的哈佛-史密森天體物理中心、麻省理工學院林肯實驗室、以及巴爾的摩的太空望遠鏡科學研究所……全世界有十幾所大學、研究機構和天文觀測站，都參與到這項任務中。
美國航空航天局的斯皮策空間望遠鏡已於2020年1月30日退役。但科學界仍在繼續分析斯皮策傳回的資料資料（資料儲存在：位於加利福尼亞州帕薩迪納市加州理工學院的IPAC的紅外科學檔案館）。噴氣推進實驗室為位於華盛頓的美國航空航天局科學任務理事會工作，它負責斯皮策任務。在加州理工學院IPAC的斯皮策科學中心，進行著科學的研究運作。空間飛行器任務，由在科羅拉多州利特爾頓的洛克希德馬丁太空公司承擔。加州理工學院為美國航空航天局管理噴氣推進實驗室。
BY: Tony Greicius
FY: 椒椒
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