天文学家刚刚发现了一颗不该存在的巨行星

然而，正如今日发表于《自然·天文学》(Nature Astronomy)的研究所述，一个国际天文学家团队发现了围绕这颗微小恒星运行的巨行星TOI-6894b的明确特征。

该系统是在对TESS（凌星系外行星巡天卫星）数据的大规模调查中被发现的。该调查由爱德华·布莱恩特博士领导，旨在寻找围绕低质量恒星的巨行星。布莱恩特博士在华威大学和伦敦大学学院马拉德空间科学实验室完成了这项工作。

华威天体物理学奖研究员、第一作者爱德华·布莱恩特博士表示："这一发现令我非常振奋。我最初筛选了TESS对超过91000颗低质量红矮星的观测数据以寻找巨行星。"

"随后，通过使用全球最大望远镜之一——欧洲南方天文台的甚大望远镜(VLT)进行观测，我发现了TOI-6894b。这颗巨行星正在凌食迄今已知拥有此类行星的最小质量恒星。我们不曾预料像TOI-6894b这样的行星能在如此低质量的恒星周围形成。此发现将成为理解巨行星形成极限的基石。"

该行星（TOI-6894b）是一颗低密度气态巨行星，其半径略大于土星，但质量仅为土星的约50%。其宿主恒星（TOI-6894）是迄今发现的拥有凌日巨行星的最小质量恒星，其大小仅相当于次小宿主恒星的60%。

华威大学副教授丹尼尔·贝利斯博士指出："银河系中大多数恒星实际上正是此类小质量恒星，过去认为它们无法孕育气态巨行星。因此，该恒星拥有巨行星的事实对我们估算银河系巨行星总数具有重大意义。"

对主流理论的挑战

伦敦大学学院马拉德空间科学实验室的文森特·范·艾琳博士说："这是个耐人寻味的发现。我们实在无法理解如此小质量的恒星如何能形成这般巨大的行星！这正是搜寻更多系外行星的目标之一。通过发现不同于太阳系的行星系统，我们可以检验模型并更好地理解太阳系自身的形成过程。"

最广为接受的行星形成理论称为核心吸积理论。行星核心首先通过吸积（物质逐渐累积）形成，当核心质量增大到一定程度时，最终会吸引气体形成大气层。随后其质量增长到足以引发失控气体吸积过程，从而演变成气态巨行星。

根据该理论，气态巨行星在低质量恒星周围更难形成，因为恒星原行星盘（行星形成的原材料）中的气体和尘埃量过于有限，无法形成足够大的核心以触发失控过程。

然而TOI-6894b（一颗围绕极低质量恒星运行的巨行星）的存在表明该模型并非完全准确，需要其他理论来解释。

爱德华补充道："考虑到该行星质量，TOI-6894b可能通过中间态核心吸积过程形成——即原行星形成后持续吸积气体，而核心尚未达到触发失控气体吸积的临界质量。"

"另一种可能是引力不稳定性盘的形成机制。某些情况下，环绕恒星的气体盘会因自身引力作用变得不稳定，导致气体和尘埃塌缩形成行星。"

但研究团队发现现有数据下两种理论均无法完全解释TOI-6894b的形成，因此这颗巨行星的起源目前仍是未解之谜。

大气层线索

揭开TOI-6894b形成之谜的一条途径是详细的大气分析。通过测量行星内部的物质分布，天文学家可确定其核心尺寸与结构，从而判断TOI-6894b是通过吸积还是不稳定盘形成。

其大气层还具有另一独特性质：作为气态巨行星温度异常低。系外行星猎人发现的巨行星多为热木星（温度约1000-2000开尔文）。相比之下，TOI-6894b仅420开尔文。较低温度加之极深的凌食深度等特征，使其成为最具潜力用于表征低温大气的巨行星候选体之一。

伯明翰大学教授、SPECULOOS合作项目成员阿莫里·特里奥共同作者表示："根据TOI-6894b接收的恒星辐射，我们预计其大气以甲烷化学成分为主——这种现象极其罕见。其温度低至可能观测到氨的存在，若证实将是系外行星大气中的首次发现。"

"TOI-6894b可能为甲烷主导型大气研究提供基准样本，并成为太阳系外研究含碳、氮、氧行星大气的最佳'实验室'。"

詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)已计划在未来12个月内对TOI-6894b大气进行观测。这将帮助天文学家判定何种理论能解释这颗意外行星的形成机制。

共同作者、千禧年天体物理研究所研究员、阿道夫·伊瓦涅斯大学教授安德烈斯·霍尔丹博士指出："该系统对行星形成模型提出了新挑战，并为后续大气表征观测提供了极具价值的目标。"

"此发现源于我们在智利和英国持续多年的系统性研究项目。这些努力极大促进了我们对小质量恒星形成巨行星频率的理解，并为基于太空平台的后续观测提供了重要目标。"