气体“宇宙巨星”是如何成长的？

在太空深处有一颗行星，它以巨大的形式存在。它们主要由氢和氦组成，通常具有致密的核心，但没有固体表面。熟悉的木星和土星也是我们太阳系中的气态巨行星。银河系充满了比木星大几倍的系外行星。质量最大的恒星甚至模糊了行星和棕矮星之间的界限。这些行星是如何变得如此之大的？它们是如何积累如此惊人的质量的？长期以来，科学家们对此做出了两种假设。一是“核吸积论”。这意味着固体核心会在恒星周围的尘埃盘中逐渐生长，直到其引力变得足够强大以吸收大量气体。另一种是“引力塌缩理论”，即气体云本身在引力作用下迅速凝结形成巨大天体。现在，加州大学圣地亚哥分校的一组科学家正在利用 James Webb Space T 的力量望远镜（JWST）对HR 8799恒星系统进行了详细探索，为解开这个谜团提供了重要线索。他们的研究结果发表在《自然天文学》杂志上，表明这些巨行星可能是意外形成的。 HR 8799 恒星系统距地球约 133 光年。有四颗气态巨行星，每颗的质量都是木星的5到10倍，轨道半径是太阳与地球之间距离的15到70倍。如此遥远且巨大的恒星系统曾经引起天文学家对传统形成理论的质疑。在恒星摧毁其周围的气体盘之前，这颗行星真的有足够的时间增长到那么大吗？到目前为止，科学家主要通过分析大气中的水和一氧化碳来推断地球的起源，但这些分子的起源很复杂。因此，科学家们采取了不同的方法，将注意力集中在硫元素上。它们仅存在于固体材料中形成行星，类似于行星诞生的“化石足迹”。如果在气态巨行星的大气中检测到硫，则意味着该行星可能是通过从固体核心逐渐积累气体而生长的。詹姆斯韦伯太空望远镜的灵敏度使科学家能够发现这些行星大气层的深层秘密。你可以看一下。具体来说，他们对 HR 8799c 行星进行了详细分析。 JWST 的高分辨率光谱仪首次帮助人们清晰地捕获了大气中多种分子（包括硫化氢）的信号。尽管这些行星的年龄只有约3000万德年（太阳系年龄的150倍），但它们已经表现出比母恒星更丰富的重元素含量，进一步有利于物质的积累和逐渐生长。天文学家奎因·科诺帕基教授认为，早期的核吸积模型肯定难以解释如此大而遥远的行星，“但较新的模型表明“即使在距离恒星很远的地方，固体核仍然可以快速形成并吸收气体。”但人们在发现气态巨行星生长秘密的同时，也引发了人们对行星质量上限的更深层次思考。即使它们的质量达到木星的15、20甚至更多，还能被认为是行星吗？也许，随着更先进的望远镜不断探索宇宙，我们将更接近这些“宇宙巨星”，了解它们起源的真相。
（编辑：张冲）