詹姆斯·韦伯望远镜发现的数百颗神秘的“无赖”行星可能终于有了解释

在冰雪中的玫瑰

猎户座星云是无数新生恒星的家园，詹姆斯·韦伯太空望远镜也看到了数百颗奇异的自由漂浮行星。（图片来源：美国国家航空航天局/哈勃太空望远镜）

据美国生活科学网站（Abha Jain）：詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）探测到的数百颗奇怪的自由漂浮行星背后的谜团可能离解开又近了一步。

许多缺乏母恒星的“无赖”行星潜伏在宇宙中。这些自由漂浮的行星，包括成对的木星大小的相互环绕的行星，对科学家来说是神秘的。但一项新的研究可能排除了这些所谓的木星质量双星（JuMBO）可能形成的一种方式。

天文学家在20多年前使用夏威夷的英国红外望远镜发现了FFP。从那时起，观测者们已经发现了数百个这样的无赖天体，并在去年收获了最大的一次。强大的JWST探测到的这批行星由500多颗自由漂浮的行星组成，这些行星位于猎户座星云的梯形区域，猎户座星云是恒星诞生的热点。

值得注意的是，其中80个行星的质量是木星的0.7到13倍，它们形成了成对的行星，相互环绕。

这些神秘的实体一直困扰着天文学界。首先，JuMBO——以及更普遍的FFP——究竟是如何形成的，这是一个谜。一种观点是，当气体和尘埃云在自身引力作用下坍塌时，就会形成这样的行星，无论是成对的还是其他的。这就像是恒星形成的缩小版。

另一种假设是，这类行星被一个特别大的物体（如经过的恒星）的引力从其紧密堆积的母行星系统中拉离。

康奈尔大学天体物理学教授、这项新研究的资深作者董来通过电子邮件告诉《生活科学》：“恒星飞越是产生FFP的方法之一。”。事实上，在去年的发现热潮之后，另一个研究团队计算出，JuMBO被路过的恒星从母恒星上带走的可能性大约是其他FFP的五分之一。



大多数木星都是在猎户座星云中发现的，猎户座星云是一个与猎户座位于同一天空区域的恒星形成区域。（图片来源：ESA；作者：Chris Evans、Mark McCaughrean、Sandor Kruk和Sam Pearson）

为了弄清楚是哪个过程形成了JuMBO和其他FFP，赖和中国上海交通大学的学生俞方远创建了数万个行星系统的模拟，该系统包含一对围绕类太阳恒星运行的木星质量行星。

在每一次模拟中，研究人员都允许第二颗大小相似的恒星掠过，并计算出两颗行星被踢出轨道的模拟比例。在所有模拟中，赖和余调整了几个参数，如行星的质量、相对分离度和飞越恒星相对于母恒星的速度，以了解这些因素如何影响木星弹出的频率。

他们发现，如果行星最初绕得很近，或者质量是木星的4倍，那么木星更有可能形成。但即使在最高概率的情况下，成对行星同时被踢出的几率仍然非常低，不到1%。

相比之下，在恒星飞越过程中，单个行星被踢出的可能性通常高出数百倍，从而产生单独的FFP。事实上，赖认为这些恒星访客可能催生了猎户座星云的FFP。模拟还显示，唯一幸存的轨道飞行器受到了相当严重的震动，它们最初的圆形路径扭曲成椭圆形轨迹。

赖和余的研究结果尚未经过同行评审，已提交给《天体物理杂志》，并可通过arXiv作为预印本获得。

赖和余认为，他们的研究使云坍塌模型更有可能解释JuMBO是如何形成的。无论如何，赖将模拟视为一种物理实验，可以帮助智利正在建设的维拉·C·鲁宾天文台等望远镜进行未来的观测。

赖说，例如，他们的模拟结果将有助于了解密集星团中的行星系统会发生什么，并有助于识别奇异的行星系统，如被捕获的行星。