巨大的“野兽”行星可能已从其母星中被盗

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Big BEASTie:艺术家对像木星这样的气态巨行星的印象,它在遥远的轨道上围绕着一颗蓝色的大质量恒星运行。 (礼貌:谢菲尔德大学)

英国的两位天文学家表明,一些远离宿主恒星运行的巨行星很可能是从其他恒星的行星系统中捕获的。 使用计算机模拟, 理查德帕克 和谢菲尔德大学的 Emma Daffern-Powell 表明,BEAST 任务最近发现的巨行星——被称为“BEASTies”——可能在形成后不久就从它们的原始系统中弹出,然后被其他恒星捕获。

迄今为止,天文学家发现的行星系统表现出显着的多样性。 在像 TRAPPIST-1 这样的系统中,几颗小型岩石行星可以在靠近其主恒星的轨道上紧密堆积在一起。 相比之下,在距离宿主数百个天文单位(au,地球到太阳的距离)的轨道上发现了木星大小的行星——这常常挑战天文学家关于行星系统如何形成的先入之见。

2021 年,B 星系外行星丰度研究 (BEAST) 发现了两颗木星大小的行星围绕 OB 型恒星运行。 这些是质量至少是太阳 2.4 倍的炽热恒星。 目前的理论表明,OB 型恒星发出的强烈辐射应该已经蒸发了最初围绕它们的行星形成物质的圆盘——从而阻止了行星的形成。 更加神秘的是,其中一个 BEASTies 绕其宿主运行的距离为 556 个天文单位,比冥王星与太阳之间的距离大 10 倍以上。

现在,Parker 和 Daffern-Powell 已经对 BEASTies 的形成做出了解释。 正如之前的研究所建议的那样,行星系统之间应该有可能交换行星。 这可能发生在行星以某种方式从其原始宿主恒星中弹出并在另一颗恒星在星际空间中徘徊时被捕获。 另一种可能性是,当两颗恒星彼此靠近时,一颗行星被偷走了。

人烟稀少的地区

乍一看,这些情况似乎极不可能发生,尤其是因为 OB 星往往存在于银河系中人口稀少的区域。 然而,一些天文学家认为 OB 星可能是在恒星密度高得多的孕育区形成的。 随后是恒星迅速分开的时期。 在这种情况下,恒星之间的行星交换可能更容易发生在这些致密区域内。

为了探索这个想法,谢菲尔德二人组对恒星托儿所进行了计算机模拟,以估计这些行星抢劫发生的容易程度。 他们的结果表明,平均而言,在致密恒星形成区演化的前 10 万年内,一次捕获发生了一次。 模拟还表明,考虑到 BEASTies 轨道的形状和大小,BEASTies 更有可能作为自由漂浮的行星被捕获,而不是直接被盗。

这一发现强化了这样一种观点,即距离主恒星超过 100 个天文单位的行星不再占据它们最初形成的系统。 两人的结果为 BEAST 任务的未来观测提供了重要指导,并有助于更好地解释我们今天观测到的行星系统的巨大多样性。

该研究描述于 皇家天文学会月刊.

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