一顆被命名為IRAS 04125+2902 b 的大質量行星竟然還是個只有300 萬年歷史的嬰兒，它位於金牛座分子雲中。這使它成為使用廣泛使用的”轉移法”探測方法發現的最年輕的行星。 這種幼年行星通常隱藏在厚厚的碎片盤後面，因此很難被觀測到。這顆行星的密度很低，但大小與木星相似，這表明它可能會進化成一顆小型海王星或超級地球。

IRAS 04125+2902 (TIDYE-1)系統的藝術效果圖顯示了它的獨特結構。 像這樣年輕的恆星通常都有星斑–表面較冷、較暗的區域。 這個系統的內盤已經耗盡，而外層盤卻完好無損，圍繞著主恆星形成了一個甜甜圈狀。 有趣的是，外圓盤的朝向幾乎是正面，與行星繞恆星的邊緣軌道形成鮮明對比。 這種不尋常的排列方式讓我們可以一覽無遺地看到這顆行星和它的主恆星。 如果外圓盤也是邊緣朝上，就會遮住這個系統，使發現成為不可能。 資料來源：NASA/JPL-Caltech/R. Hurt， K. Miller (Caltech/IPAC)

這顆年輕的系外行星位於金牛座分子雲中，這是一個恆星托兒所，大約430光年遠，裡面有數百顆新生恆星。 由於距離較近，它成為天文學家研究恆星和行星形成的理想場所。 雖然星雲提供了大量有關年輕恆星的數據，但觀測它們的行星卻困難得多。 像TESS（凌日系外行星巡天衛星）這樣的望遠鏡，依靠的是探測行星從宿主恆星前穿過時造成的星光小凹陷。 然而，要使這種方法奏效，行星的軌道必須從地球的角度看是邊緣對齊的。 在年輕的恆星系統中，碎片盤經常遮擋這個視角，因此很難發現任何凌日行星。

一個研究小組剛剛報告了一個非同尋常的幸運事件。 這顆名為IRAS 04125+2902 b 的新生行星周圍的外層碎片盤不知何故發生了劇烈翹曲，從而使這個”嬰兒世界”暴露在TESS 的大範圍凌日觀測之下。

雖然外盤扭曲是一個巨大的巧合，但同時也是一個巨大的謎團。 可能的解釋包括：行星本身發生了遷移，更加靠近恆星，並在此過程中偏離了外盤的方向–因此，從地球上看，行星的軌道是邊緣朝上的，與恆星的面相交叉，但外盤對我們來說卻幾乎是正面朝上的。 這個想法有一個問題： 將一顆行星移動到如此偏離其母盤的位置，很可能需要在這個系統中找到另一個（非常大的）天體。 到目前為止，還沒有探測到這樣的天體。

該星系的太陽恰好有一顆遙遠的伴星，它也可能是導致外盤翹曲的罪魁禍首。 然而，伴星的軌道角度與行星及其母星的軌道角度相吻合。 恆星和行星都傾向於走阻力最小的引力路徑，因此這樣的安排應該會推動星盤與系統的其他部分更緊密地結合在一起，而不是完全背離。

研究報告的作者說，另一種獲得”破碎”外盤的方法根本不需要伴星。 像金牛座分子雲這樣的恆星孕育區可能是一個密集而繁忙的地方。 電腦模擬顯示，來自周圍恆星形成區的下沉物質雨可能是造成星盤扭曲的原因。 到目前為止，無論是模擬還是觀測，都還沒有解決這類區域的磁碟翹曲或破碎是常見還是罕見的問題。

將TESS 的凌日測量與另一種觀測行星的方法結合，可以獲得更多關於行星本身的資訊。 我們可以把第二種方法稱為”搖擺”法。 當行星繞著恆星運行時，行星的引力會將恆星牽引到一個方向，然後牽引到另一個方向。 地球上的專業儀器可以透過恆星發出的光線變化來探測到這種擺動。 對這顆行星的這種”徑向速度”測量顯示，它的質量或重量不超過我們木星的三分之一。

然而，過境數據顯示這顆行星的直徑與木星差不多。 這意味著這顆行星的密度相對較低，很可能還有一個膨脹的大氣層。 因此，這個世界可能不是像木星那樣的氣態巨行星。 相反，它很可能是一顆大氣層會隨著時間而縮小的行星。 當它最終穩定下來時，它可能會變成一顆氣態的”小海王星”，甚至是一顆岩態的”超級地球”。 這是銀河系中最常見的兩種行星類型–儘管這兩種類型在太陽系中都找不到。

由北卡羅來納大學教堂山分校的天文學家馬迪森-巴伯（Madyson G. Barber）領導的科學小組於2024年11月在《自然》雜誌上發表了題為”一顆巨型行星穿越一顆3 Myr原恆星，其圓盤錯位”的研究報告。

編譯自/ ScitechDaily