天文學(xué)家在對NASA已退役的開普勒太空望遠(yuǎn)鏡的數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析后，揭示了小型與大型系外行星形成環(huán)境的驚人差異。這一發(fā)現(xiàn)不僅挑戰(zhàn)了我們對行星形成的傳統(tǒng)認(rèn)知，還為行星科學(xué)領(lǐng)域帶來了新的研究方向。
研究表明，行星的質(zhì)量似乎是其軌道形態(tài)的關(guān)鍵決定因素。特別是，那些質(zhì)量接近海王星（約為地球質(zhì)量的17倍）的行星，成為了圓形軌道與橢圓軌道之間的分水嶺。質(zhì)量較小的行星往往沿著近乎圓形的軌道穩(wěn)定運(yùn)行，而質(zhì)量更大的行星則更傾向于擁有橢圓的軌道。
研究還發(fā)現(xiàn)，大型行星的形成似乎與富含金屬的恒星環(huán)境有著密不可分的聯(lián)系，這里的金屬主要指的是氧、碳、鐵等元素。相比之下，小型行星的形成則并不依賴于這樣的金屬豐度。這一發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步體現(xiàn)在它們的軌道偏心率上：小型行星的軌道偏心率較低，意味著它們的軌道更接近圓形；而大型行星則表現(xiàn)出較高的偏心率，軌道呈現(xiàn)出顯著的橢圓化。
加州大學(xué)洛杉磯分校（UCLA）的天文學(xué)家格雷戈里·吉爾伯特指出，這種軌道偏心率的突變，實(shí)際上揭示了巨型行星與小型行星在形成機(jī)制上的根本區(qū)別。這一發(fā)現(xiàn)不僅令人興奮，更為我們理解行星系統(tǒng)的多樣性提供了新的線索。
開普勒望遠(yuǎn)鏡在其2009年至2018年的運(yùn)行期間，觀測了多達(dá)15萬顆恒星，通過“凌星法”監(jiān)測恒星亮度的微小變化，從而成功發(fā)現(xiàn)了數(shù)千顆系外行星。為了本次研究的深入進(jìn)行，研究團(tuán)隊(duì)精心挑選了1600條恒星光曲線數(shù)據(jù)，并開發(fā)了專門的可視化工具來輔助分析。同時，UCLA的本科生佩吉·恩特里卡也參與了數(shù)據(jù)的人工核查工作，確保了研究結(jié)果的可靠性。
盡管恒星與行星系統(tǒng)的復(fù)雜性和獨(dú)特性增加了分析的難度，但研究團(tuán)隊(duì)通過細(xì)致的人工復(fù)核，確保了所得結(jié)論的可信度。團(tuán)隊(duì)成員埃里克·佩蒂古拉坦言，正是這些恒星與行星系統(tǒng)的獨(dú)特“個性”，使得研究過程充滿了挑戰(zhàn)，但也正是這些挑戰(zhàn)，推動了行星科學(xué)領(lǐng)域的不斷進(jìn)步。
基于這些發(fā)現(xiàn)，研究團(tuán)隊(duì)提出了全新的行星形成理論。他們認(rèn)為，小型行星是在原行星盤（即環(huán)繞年輕恒星的氣體塵埃環(huán)）中通過碎塊的不斷碰撞和聚集而形成的，這樣的形成環(huán)境相對穩(wěn)定，有利于圓形軌道的形成。而對于大型行星而言，如果其核心質(zhì)量能夠超過地球的10倍，那么它們就能迅速吸積周圍的氣體，從而形成氣態(tài)巨行星。然而，這一過程需要金屬豐度較高的恒星環(huán)境來支持。在這樣的環(huán)境中，大型行星可能通過引力擾動來“攪動”整個行星系統(tǒng)，導(dǎo)致軌道的橢圓化以及行星之間的碰撞和合并。
