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發現外星系新行星 存在顛覆天文學說

【大紀元2010年12月10日訊】（大紀元記者黃凱熙編譯報導）美國夏威夷凱克天文台（W. M. Keck Observatory）發現HR8799這顆非常年輕且明亮的太陽系外恆星，擁有一個已知的天文學知識無法解答的神秘行星環繞。HR8799恆星距離地球大約130光年，目前HR8799恆星所發現的第四顆行星，顛覆了天文學說所認定的行星形成理論。

新發現的HR8799第四顆行星，至少是木星的七倍大，其大小和兩年前發現的另外三顆行星差不多，但第四顆行星是首次被天文學家追蹤發現到的另一顆HR8799的行星。

夏威夷凱克天文台是在15個月前，拍攝到HR8799第四顆行星的行蹤，它在距離HR8799大約14.5「天文單位」（astronomical units，AU）的環繞軌道上運行，也就是在地球與太陽間14.5倍的距離上，環繞母星運轉。這顆新行星的運轉軌道，比先前發現的三顆行星更接近母星；這三顆行星與母星的距離，分別在25、40及70天文單位之間運行。

目前第四顆行星的形成仍充滿神祕而難以解釋的現象，由於它與一般構成巨型行星且產生新星體的模式完全不同，所以天文學家至今無法解釋，第四顆行星是如何在HR8799星系中產生的。

現今的天文學上，有兩套產生新行星的理論：一為「塵埃盤不穩定模型」（disk instability model）；另一為「核吸積模型」（core accretion model）。兩種模型理論都是認定從旋轉中的分子雲中心，開始誕生星體。理論認為當分子雲開始旋轉時，會逐漸形成扁平且盤面狀的物質；盤面中的塵埃逐漸聚集長大而成為恆星誕生的「種子」。經過這個過程之後，「塵埃盤不穩定模型」與「核吸積模型」所產生的恆星，才分別以不同的形式誕生出其周圍的行星。

「核吸積模型」認為恆星會從「原行星核」（proto-planetary core），再經過數百萬年的時間，逐漸累積成固體物質，而形成數倍地球質量的大小星體，之後才藉由如此龐大的重力捕捉大量氣體，再經數百萬年後，才形成一顆環繞它的氣體巨行星。這種理論認為恆星及其盤面物質，必須含有大量重元素才能形成原行星核。

「塵埃盤不穩定模型」則認為，恆星還在形成階段，所以塵埃盤形成之後會迅速變得不穩定，導致盤面分裂成一些巨大的團塊；各團塊受恆星重力吸引而向內塌縮，僅需經過幾百年的時間就可形成氣體巨行星。但這種方式形成的氣體巨行星可能就不會擁有固態核心。

然而，無論是套用到以上的哪一個理論上，都無法解釋HR8799的第四顆行星，是如何在這個星系上形成，且能在與母星的這種距離軌道上運行。因為「塵埃盤不穩定模型」所形成的行星，會在距離母星30 AU以下的軌道上運行；而「核吸積模型」所形成的星球，則會在20AU以上的軌道上航行；顯然繞行HR8799恆星的第四顆行星，與母星的距離是14.5AU，完全低於以上兩種理論的運行範圍，也顛覆了以往的天文學說理論。

因此，天文學家認為此顆新發現的行星形成的過程，有可能是混合兩種理論所產生的星體，但研究學者還是無法確定這種推論和解釋是否正確，因為混和模型並不能產生這樣的星球團塊和運轉動力。

另一個可能的推論則認為，第四顆行星可能是HR8799恆星的一個「異常巨型塵埃盤」（unusually massive disk of dust）。這個理論推測HR8799恆星，可能曾是一個非常稠密的原行星盤，在這個時期的星體，具有吸引其他行星在其四周環繞的引力。此時的恆星若是經由「塵埃盤不穩定模型」所形成的，就會迫使新行星向內更靠近母星；若母星是由「核吸積模型」所形成，則行星會從母星向外的距離擴散。

此次重大發現的研究員Christian Marois，是加拿大國家研究理事會的一位天文學家，他對天文科技媒體《Space》表示：「我們還需要模擬這套理論的運行，來確定它是否足以解釋目前新發現的外星系行星的誕生。因為這套理論顯然難以解釋，這顆恆星可以拖引四顆巨型行星到數十AU的距離，並且在一或兩顆行星外擴的過程中，還維繫住它們與母星的環繞運行軌道。」

Marois還說：「我們希望對HR8799恆星再多做觀察，看看是否還會找到其他環繞它的行星。我們也希望對這四顆行星，多做一些詳細的觀測，以找出更多行星的環境、物理與化學物質的資料。擁有其他行星與這些行星的詳細資料比對，可以找出更多星體誕生的線索。也可以為目前人類所掌握的星體誕生天文知識，開啟一線開創性的曙光。」
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圖說:由NASA所公佈的藝術家繪製的HR8799恆星，與新發現的第四顆行星模擬圖。（NASA Images）
原文參考:
http://www.msnbc.msn.com/id/40571736/ns/technology_and_science-space/
本文刊載於:
http://www.epochtimes.com/b5/10/12/10/n3109775.htm

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