86光年外！行星半徑達恒星40%，科學家直呼：挑戰現有理論

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在太陽系中，木星是最巨大的行星。它的半徑是地球的11.2倍，達到了71492公里。

即便如此，它和太陽相比，仍然只是個小不點。太陽的半徑約為69.6萬公里，幾乎是木星的十倍。
這沒什麼不合理的，行星比恒星小得多是理所當然的。恰恰是因為這一點，當我們發現行星體型非常接近恒星的時候，就會覺得有些不可思議。
最近，天文學家在86光年外就發現了這樣詭異的恒星-行星組合。
這顆恒星名為TOI-5205，是一顆紅矮星，也就是宇宙中最小的一類恒星。它的半徑只有太陽的40%左右，也就是只有木星的4倍左右，質量也只有太陽的39%。

和它相比，它的行星TOI-5205b就顯得非常巨大了。觀測結果表明，它的半徑比木星大3%，質量也大了8%。換句話說，它的半徑達到了宿主恒星的40%！這樣接近的行星-恒星體型，是天文學家從來沒有發現過的。
你可能會說：只不過是行星和恒星體型比較接近，趕巧了而已，有什麼問題？
問題就在這，因為在現有的理論體系中，這個「巧」是趕不出來的。
根據目前的理論，恒星系統形成于一片原始星云中。當彌散在太空中的星際氣體和塵埃在引力的作用下聚集在一起，并達到一定質量時，其核心處就會自發開始核聚變，一顆恒星就誕生了。

在所有的恒星中，像TOI-5205這樣的紅矮星是最小的。如果一個天體的質量低于紅矮星的下限，那麼它最多也只能形成一顆褐矮星。紅矮星的質量下限大約是木星的80倍，只有超過這個質量，才有可能在核心進行氫聚變反應，從而發光發熱。
恒星不會吸收周圍的所有物質，反而會在點亮之后噴發出強烈的恒星風，將周圍的物質吹散。這些物質距離恒星不太遠，它們會繼續通過相似的過程吸積殘余的物質，形成行星以及小行星等天體。

對于氣體巨星來說，形成的條件更嚴苛。其原行星盤中至少要有差不多10倍地球質量的固體物質，形成行星的核心。為了防止新生恒星將這里的物質吹散，這個核心需要迅速在周圍累積大氣層，才能形成直徑數萬公里，并且氣體厚度也達到數萬公里的氣體巨星。
問題就在這，這里既然只是形成了紅矮星，就說明物質是比較匱乏的。這里的物質連供給恒星都有點吃力，怎麼還有余力形成如此巨大的氣體行星呢？
而且，它和宿主恒星之間的距離非常近，以至于只需要1.6個地球日就能完成一次公轉。在這麼近的距離下，形成這麼巨大的行星就更讓人感到不可思議了。

本次研究的參與者之一、美國卡內基科學研究所的天文學家Shubham Kanodia指出：如果原行星盤一開始沒有足夠的固體物質形成核心的話，就無法形成一顆氣體巨星。或者是另一種情況，那就是核心還沒來得及形成，原行星盤就被吹走了，也同樣無法形成氣體巨星。
對于TOI-5205b來說，就面臨著這樣的情況。按照現有的行星形成模型來看，它就不應該存在，屬于一顆「被禁的」行星。
這還不是唯一的一組恒星-行星組合。在預印本平台arXiv上，還有一支科學團隊發現了另外一對詭異的天體。一顆名為TOI-3235b的氣體巨星，圍繞著一顆紅矮星公轉。

令人驚訝的是，TOI-3235b的質量是木星的66.5%，半徑是木星的1.07倍；而它的宿主恒星TOI-3235半徑只有太陽的37%左右，質量也只有太陽的39%。也就是說，這一組恒星和行星的體型也相當接近。并且TOI-3235b的公轉周期只有2.6天，同樣是非常靠近宿主恒星的。
還有2021年的時候，天文學家發現了一顆名為TOI-519b的巨大系外行星。它的半徑是木星的1.07倍，質量更是達到了木星的14倍！相比之下，它的宿主恒星的質量和半徑都只有太陽的37%左右。這麼算下來，這顆行星的質量達到了宿主恒星的3.8%左右。同樣的，它的公轉周期也很短，只有1.27個地球日。

這幾顆行星都是天文學家利用凌星法發現的，也就是通過它們遮擋宿主恒星的現象發現的。通過宿主恒星亮度的變化，天文學家就能判斷這些行星的半徑。同時，它們的引力還會對恒星的運行造成一定的干擾，通過這種影響，天文學家就能計算出它們的質量。
存在即合理，既然天文學家已經不止一次發現這種圍繞紅矮星公轉，并且和恒星體型非常相似的行星，就證明宇宙中存在著一種特殊的機制，允許它們形成。這意味著天文學家需要繼續完善現有的行星形成模型，解釋它們的形成過程。