外軌道岩石行星的發現挑戰了行星形成理論

在銀河系中觀察到的大多數行星系統中，科學家看到了相同的基本佈局。小型岩石行星的軌道靠近其恆星，而大型氣態巨行星的軌道距離更遠。我們的太陽系符合這種模式。內行星：水星、金星、地球和火星，主要由岩石和金屬組成。除此之外，木星、土星、天王星和海王星都由厚厚的氣體層控制。

這種排列可以透過行星形成的領先理論來解釋。年輕的恆星發出強烈的輻射，可以帶走附近正在發育的行星的氣體，留下固體的岩石世界。離恆星較遠的地方，寒冷的溫度使行星附著在厚厚的大氣層上，形成氣態巨行星。

LHS 1903 周圍的規則破壞系統

新發現的繞恆星 LHS 1903 運行的系統並不遵循這個腳本。這項發現被報導於 科學它以一顆小而微弱的紅矮星為中心，它的溫度比太陽低，質量也比太陽小。

由麥克馬斯特大學的瑞安·克勞蒂爾教授和華威大學的托馬斯·威爾遜教授領導的研究人員收集了來自地球和太空望遠鏡的數據來研究該系統。他們最初確定了三顆行星。最裡面的世界是岩石世界，後面是兩顆富含氣體的行星，類似較小版本的海王星，這陣容符合標準預期。

但多年的額外觀察帶來了意想不到的發展。歐洲太空總署 CHEOPS 衛星的最新測量結果揭示了第四顆行星，名為 LHS 1903 e，其軌道距離恆星最遠。令人驚訝的是，這個外面的世界似乎很不穩定。

「我們在數百個行星系統中看到了這種模式：內部是岩石，外部是氣態，」物理和天文學系助理教授克勞蒂爾說，橫跨數百個行星系統。但現在，在系統外部發現了一顆岩石行星，迫使我們重新思考岩石行星形成的時間和條件。

不包括行星碰撞和過渡

該團隊探索了幾種可能的解釋。他們考慮了巨大的撞擊是否剝奪了行星的大氣層。他們也研究了行星的位置是否會隨著時間的推移而改變。詳細的電腦模擬和行星軌道研究已經排除了這兩種情況。

相反，結果指向了一個意想不到的想法。這個系統中的行星可能不是同時形成的。相反，它們可能隨著恆星周圍條件的變化而相繼進化。

由內而外塑造地球

標準模型表明，行星起源於原始行星盤，即圍繞年輕恆星的氣體和塵埃漩渦雲。在這種環境中，物質團塊幾乎同時形成多個行星胚胎。數百萬年來，這些不斷生長的物體演變成具有各種尺寸和成分的完全形成的行星。

LHS 1903 系統的結構提出了一條不同的路徑，稱為由內而外的行星形成。在這種情況下，行星在不斷變化的環境中依次形成。每顆行星形成時的當地條件決定了它是否會變得富含氣體或保持岩石狀態。

這個框架可以解釋 LHS 1903 e 的不尋常性質。當它開始聚集時，周圍圓盤中的大部分氣體可能已經消散，留下的形成厚大氣層所需的物質太少了。

克勞蒂爾說：「在不利於這種結果的環境中看到一個岩石世界的形成是很了不起的。它挑戰了我們當前模型中的假設。」他補充說，這一發現提出了更廣泛的問題，即 LHS 1903 是否是一個異常現象，還是科學家尚未認識到的一種模式的早期例子。

「隨著望遠鏡和探測方法變得更加精確，我們正在增強尋找與我們自己的行星系統既不相似也不符合舊理論的行星系統的能力，」他說。

“每個新系統都為日益增長的行星多樣性圖景增添了另一個數據點——這張圖迫使科學家重新思考塑造整個銀河系世界的過程。”