长久以来,天文学界普遍认为,在银河系中,围绕恒星运行的行星主要分为两种类型:一种是类似缩小版海王星的亚海王星,这类行星拥有浓厚的气体层;另一种则是质量可达地球十倍的岩石行星,被称为超级地球。观测数据显示,这些行星在众多恒星周围广泛存在,因此科学家推测它们在银河系中同样普遍。
然而,麦克马斯特大学的一项最新研究对这一传统观点提出了挑战。此前的研究主要集中于类日恒星,这类恒星虽然为人熟知,但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,即红矮星。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,科学家难以对其进行详细研究,导致在行星起源的理解上存在巨大空白。
这一局面因NASA的凌日系外行星勘测卫星TESS的投入使用而改变。TESS每28天扫描一片新的天区,并在26个月内完成全天勘测,为研究这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。
他们的发现令人惊讶: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则几乎不存在。这一现象远远超出了传统光蒸发理论的解释范围。光蒸发理论认为,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型矮星能量活动剧烈,理论上具备这种能力,但亚海王星的完全消失仍难以仅用光蒸发来解释。
麦克马斯特团队提出,更可能的解释是,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形成提供了新的视角。例如,比较亚海王星系外行星TOI421b和GJ1214b与地球及海王星大小的示意图显示,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。然而,在中晚期M型矮星周围,这样的行星却极为罕见。
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,发现此前无人预料到的模式。要理解行星的起源和生命的起源,需要一幅关于行星如何形成、由什么构成的完整图景,而银河系中最常见的恒星直到现在才几乎没有出现在这幅图景中。












