想象一下，你是一个农民，在鸡笼里寻找鸡蛋——但你找到的不是鸡蛋，而是一个鸵鸟蛋，比鸡下的任何东西都要大得多。
今年早些时候，我们的天文学家团队发现了一颗巨大的行星，比地球重13倍以上，围绕着一颗比太阳小9倍的冷而暗淡的红色恒星运行。
这颗较小的恒星被称为M星，它不仅比地球太阳系中的太阳小，而且亮度也比太阳低100倍。这样一颗恒星的行星形成盘中不应该有足够的物质来产生如此巨大的行星。
宜居带行星发现者
在过去的十年里，我们的团队在宾夕法尼亚州立大学设计并建造了一种新的仪器，能够探测到这些暗淡而寒冷的恒星发出的光，其波长超过了人眼的灵敏度——近红外——这些寒冷的恒星发出的大部分光。
我们的仪器被称为“宜居带行星发现者”，它安装在德克萨斯州西部的10米霍比-埃伯利望远镜上，可以测量行星在引力作用下恒星速度的细微变化。这项技术被称为多普勒径向速度技术，对于探测系外行星非常有用。
“系外行星”是extrasolar和planet这两个词的组合，所以这个词适用于任何行星大小的天体，它们围绕着一颗恒星运行，但不是地球的太阳。
30年前，多普勒径向速度观测使得人们发现了51 Pegasi b，这是第一颗已知的围绕类太阳恒星运行的系外行星。在接下来的几十年里，像我们这样的天文学家改进了这项技术。这些越来越精确的测量有一个重要的目标:能够在可居住区域发现岩石行星，可居住区域是恒星周围的区域，在那里液态水可以在行星表面持续存在。
多普勒技术还没有能力发现地球质量的适居带行星围绕着太阳大小的恒星。但是，同样是地球大小的行星，又冷又暗的M型恒星显示出更大的多普勒特征。恒星的质量越低，它就越容易受到轨道行星的牵引。较低的亮度导致宜居带更近，轨道更短，这也使行星更容易被探测到。
这些小恒星周围的行星是我们的团队设计宜居带行星探测器的目的。我们的新发现发表在《科学》杂志上，一颗巨大的行星围绕着凉爽昏暗的M星LHS 3154运行，就像鸡笼里的鸵鸟蛋，这着实让人大吃一惊。
LHS 3154b:不应该存在的行星
行星形成于由气体和尘埃组成的圆盘中。这些圆盘将尘埃颗粒聚集在一起，这些尘埃颗粒会长成鹅卵石，并最终结合形成固体的行星核心。一旦核心形成，行星就会在引力作用下吸入固体尘埃，以及周围的氢和氦等气体。但它需要大量的质量和材料才能成功地做到这一点。这种形成行星的方式被称为核心吸积。
像LHS 3154这样的低质量恒星，质量比太阳小九倍，应该有一个相应的低质量行星形成盘。
围绕这样一颗低质量恒星的典型圆盘应该没有足够的固体物质或质量来形成足够重的核心来形成这样一颗行星。从我们的团队进行的计算机模拟中，我们得出结论，这样一颗行星需要一个圆盘，其质量至少是直接观察行星形成盘时通常假设的10倍。
另一种不同的行星形成理论，引力不稳定性——圆盘中的气体和尘埃经历直接坍缩形成行星——也难以解释没有非常大的圆盘的情况下形成这样一颗行星。
行星围绕最常见的恒星运行
凉爽、昏暗的M型恒星是我们银河系中最常见的恒星。在DC漫画中，超人的家乡氪星围绕着一颗M矮星运行。
天文学家从“宜居带行星发现者”和其他仪器的发现中知道，在质量最大的M型恒星周围近距离运行的巨行星，至少比在类太阳恒星周围运行的巨行星少10倍。在发现LHS 3154b之前，我们还不知道有这么大的行星围绕质量最小的M型恒星运行。
了解行星是如何在我们最冷的邻居周围形成的，将有助于我们了解行星是如何形成的，以及围绕大多数类型的恒星的岩石世界是如何形成和演化的。这一系列的研究也可以帮助天文学家了解M星是否有能力支持生命。
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