长久以来,天文学界普遍认为,在类似太阳的恒星周围,亚海王星和超级地球是两种最常见的行星类型。亚海王星类似于缩小版的海王星,拥有浓厚的气体层;而超级地球则是质量可达地球十倍的岩石行星。观测显示,这些行星在银河系中似乎无处不在,围绕着一颗又一颗恒星运行。然而,这一观点最近被一项新研究彻底颠覆。
麦克马斯特大学的研究团队发现,早期的研究存在一个关键问题:所选取的恒星样本并不能代表银河系中恒星的真实分布。尽管类日恒星广为人知,但它们在银河系中仅占少数。实际上,银河系中数量最多的恒星是中晚期M型矮星,也被称为红矮星。这些恒星体积小、亮度低、温度低,大小仅为太阳的8%到40%。由于它们的亮度微弱,长期以来,科学家们很难对它们进行详细研究,这导致在行星起源的理解上留下了一个巨大的空白。
NASA的凌日系外行星勘测卫星TESS的出现改变了这一局面。TESS每28天扫描一片新的天区,并在26个月内完成对全天区的勘测。这一任务为研究那些难以观测的恒星及其可能的行星提供了前所未有的机会。博士生埃里克·吉利斯和他的导师瑞安·克劳蒂尔利用TESS的数据,直接研究了中晚期M型矮星周围行星的实际情况。
研究结果令人惊讶:在中晚期M型矮星周围,亚海王星似乎完全消失了。这些恒星周围大量存在的是超级地球,而类太阳恒星周围常见的气态行星几乎不存在。这一发现挑战了长期以来关于行星形成的主流解释——光蒸发理论。根据这一理论,年轻恒星发出的强烈辐射会吹走行星的大气层,将亚海王星剥离成裸露的岩石核心。尽管M型矮星在幼年时期能量活动剧烈,理论上应该有能力做到这一点,但亚海王星的完全消失远远超出了光蒸发理论所能解释的范围。
麦克马斯特团队提出了一个新的解释:围绕这些恒星形成的行星从一开始就更倾向于成为富水世界,而非被气体笼罩的世界。这一观点为理解行星的多样性提供了新的视角。为了进一步验证这一理论,科学家们比较了亚海王星系外行星TOI421b和GJ1214b与地球及海王星的大小。这两颗系外行星在半径、质量和密度方面均介于地球和海王星之间,低密度表明它们拥有浓厚的大气层。
这些发现发表在《天文学期刊》上,正值系外行星研究领域的一个关键时刻。几十年前,第一批系外行星的存在才得到确认,而如今,重大发现不断涌现。像TESS这样的任务使研究人员能够同时比较数千个行星系统,揭示出许多意想不到的模式。银河系中最常见的恒星直到现在才几乎未出现在行星形成的图景中,而这一空白正被逐步填补。













