发现128亿岁古老行星系统 颠覆形成理论

天文学家发现高龄128亿岁的古老行星系统

国际中心综合报导一组欧洲天文学家发现一个非常古老的行星系统,极可能是从130亿年前宇宙极早时期即已形成。这个系统包含母星HIP 11952和两颗行星,这两颗行星的公转周期分别为290天和7天。HIP 11952鲜少含有金属元素,这个行星系统的发现,显示在早期宇宙金属元素丰度仍很低的时期,就已经可以形成行星。

所谓的金属元素,泛指除了氢与氦两种宇宙诞生之初就有的元素以外的其他所有元素,又称为「重元素」。

现行公认的行星形成理论认为行星是在年轻恒星周围、由气体尘埃组成的拱星盘中形成的。但若要探讨形成的细节,这个理论就会产生诸多问题,其中一个问题就是:致使气体尘埃开始聚集形成行星的真正原因为何?

天文学家现在已经在太阳系以外的地方,至少确认750颗恒星拥有一颗以上的行星,且发现这些行星系统的环境差异颇大,但也存在某些特定趋势,例如:经统计含有较多金属元素的恒星,较可能拥有行星。

这个现象引出一个关键问题:宇宙诞生之初几乎不含有任何氢与氦以外的金属元素,金属元素是经由一代一代的恒星演化,经由恒星内部的核融合反应或是经由超新星爆炸而产生,之后再回归到宇宙空间,成为下一代恒星的制作原料;因此愈古老的恒星金属丰度愈少,愈靠近现今宇宙的恒星则含有比例较高的金属元素。

▼发现最年轻、正在形成的系外行星

HIP 11952是一颗极贫金属星

若按现行的行星形成理论,在宇宙早期几乎没有金属元素的状况下,是几乎不可能形成行星?还是应该可以形成行星,所以下一步应该是要好好想想第一代行星会在何时形成?

德国普朗克天文研究所及慕尼黑天文台等天文学家从数年前开始进行一项研究计划,搜寻贫金属星可能含有的行星系统,结果发现其中一颗贫金属星HIP 11952,拥有2颗气体巨行星HIP 11952b和HIP 11952c。HIP 11952在鲸鱼方向距离地球约375光年。这两颗行星本身相当普通,与其他已知的气体巨行星并无啥大不相同之处;它们的不平凡之处在于它们的母星是颗「极贫金属星」,换言之,是颗非常古老的恒星。

这些天文学家在2010年时就发现一颗贫金属星HIP 13044有行星系统,当时他们还觉得应该是特例。但在HIP 11952如此金属丰度更贫乏的恒星周围也发现行星之后,他们开始改观,认为或许贫金属星拥有行星是相当普遍的现象。

HIP 13044之所以有名,是因为它是「从其他星系来的系外行星系统」,这颗星位在一道星流(stellar stream)中,这道星流是约数十亿年前被银河系吞噬的另一星系的残骸

我们宇宙的年龄,估计约137亿年

和其他系外行星系统相较之下,HIP 11952不仅仅是极端缺乏金属元素这项特点而已,还因为估计其年龄高达128亿岁,成为目前已知年龄最大的行星系统;我们宇宙的年龄,估计仅约137亿年,所以这个行星系统应该在宇宙还处在幼儿期之时便已形成;这也意味着,从宇宙诞生至今,任何时期都可能有行星系统形成。

这就像在自家后院挖掘出重大考古遗迹一样,让众人莫不兴奋不已。这些天文学家打算继续寻找并研究这类贫金属恒星旁的行星系统,希望能让行星形成理论更加完善,并能进一步了解生命起源。(图、文/引用自台北天文馆网路天文馆网站)