詹姆斯·韦伯望远镜发现的数百颗神秘“流氓”行星可能终于有了解释

詹姆斯·韦伯太空望远镜最近发现了数十颗难以解释的“流氓”行星成对地漂浮在太空中。现在，一项新的研究可能会解释这些罕见的“JuMBO”背后的谜团。

詹姆斯·韦伯太空望远镜 (JWST) 探测到的数百颗奇怪的、自由漂浮的行星背后的谜团可能离解开又近了一步。

许多缺乏母恒星的“流氓”行星潜伏在宇宙中。这些自由漂浮的行星（FFP），包括成对的相互绕轨道运行的木星大小的行星，对科学家来说是神秘的。但一项新的研究可能排除了这些所谓的木星质量双星物体（JuMBO）的形成方式。

20 多年前，天文学家利用位于夏威夷的英国红外望远镜发现了 FFP。从那时起，观察者们已经发现了数百个这样的流氓天体，并且他们在去年捕获了最大的一次捕获。强大的 JWST 探测到的这批行星由 500 多颗自由漂浮的行星组成，这些行星位于猎户座星云的梯形区域，猎户座星云是恒星诞生的热点。

值得注意的是，其中 80 个质量为木星质量在 0.7 到 13 倍之间的行星形成了相互绕轨道运行的行星对。

相关：35张令人惊叹的詹姆斯·韦伯太空望远镜图像

这些神秘的实体让天文学界感到困惑。一方面，JuMBO（以及更普遍的 FFP）究竟是如何形成的仍然是个谜。一种想法是，当气体和尘埃云在自身重力作用下塌陷时，这样的行星，无论是成对的还是其他的，都会形成。这就像恒星形成的缩小版。

另一种假设是，这些行星被一个特别大的物体（例如一颗路过的恒星）的引力拉离其紧密堆积的母行星系统。

“恒星飞掠是产生[FFP]的方法之一，”康奈尔大学天体物理学教授、这项新研究的资深作者Dong Lai通过电子邮件告诉《生活科学》。事实上，继去年的发现之后，另一个研究小组计算认为 JuMBO 被路过的恒星从其母星上带走的可能性约为其他 FFP 的五分之一。

为了弄清楚是哪个过程形成了 JuMBO 和其他 FFP，赖和中国上海交通大学的学生 Yu Fangyuan Yu 对一个行星系统进行了数万次模拟，该系统包含一对木星质量的行星绕着一颗类日恒星运行。

在每次模拟中，研究人员都允许第二颗大小相似的恒星飞过，并计算了两颗行星被踢出轨道的模拟比例。在所有的模拟中，Lai 和 Yu 调整了几个参数，例如行星的质量、它们的相对距离以及飞越恒星相对于母恒星的速度，以弄清楚这些因素如何影响 JuMBO 被喷射的频率。

他们发现，如果行星最初的轨道彼此靠近，或者它们的质量达到木星的 4 倍，则 JuMBO 更有可能形成。但即使在最高概率的情况下，成对行星同时被踢出的几率仍然低得令人难以置信——不到 1%。

相比之下，单颗行星在恒星飞越过程中被踢出的可能性通常要高出数百倍，从而产生孤立的 FFP。事实上，赖认为这些恒星访客可能催生了猎户座星云的 FFP。模拟还表明，唯一幸存的轨道飞行器受到了相当严重的震动，它们最初的圆形路径扭曲成椭圆形轨迹。

Lai 和 Yu 的研究结果尚未经过同行评审，已提交给《天体物理学杂志》，并可通过 arXiv 作为预印本。

Lai 和 Yu 认为，他们的研究使云崩溃模型更有可能解释 JuMBO 的形成过程。无论如何，赖将模拟视为一种物理实验，可以帮助未来通过诸如正在智利建设的Vera C. Rubin 天文台等望远镜进行观测。

例如，他们的模拟结果将有助于了解致密星团中的行星系统发生的情况，以及识别奇异的行星系统，例如捕获的行星，赖说。