發(fā)表在《天文學》期刊上的一項新研究表明：對于比氫和氦更重的元素，對氣體巨型系外行星及其宿主恒星的組成，進行了一項令人驚訝的分析，發(fā)現(xiàn)它們的組成之間沒有很強的相關性，這一發(fā)現(xiàn)對于我們理解行星形成過程具有重要意義。

在它們年輕的時候，恒星被一個由氣體和塵埃組成的旋轉圓盤所包圍，也就是原行星盤，行星就是從這個圓盤中誕生。長期以來，天文學家一直想知道恒星的組成在多大程度上決定了構成行星的原材料。

這個問題現(xiàn)在更容易探測，因為已經(jīng)知道銀河系中有大量的系外行星。了解恒星與其行星的化學成分之間的關系，有助于揭示行星的形成過程。例如，先前的研究表明，在重元素濃度較高的恒星周圍，除了氫和氦以外的元素，氣態(tài)巨型行星的出現(xiàn)增加了。這被認為為行星如何形成的主要競爭理論之一提供了證據(jù)，該理論提出，氣體巨行星是由盤狀物質的緩慢吸積形成，直到形成大約10倍于地球質量的核心。在這一點上，固體嬰兒行星內部能夠用氦氣和氫氣包圍自己，孕育出一個成熟的巨型行星。

研究的合著者Daniel Thorngren解釋說：之前的研究著眼于行星的存在和宿主恒星中存在多少鐵之間的關系，但我們想擴大這一范圍，將行星本身的重元素含量包括在內，并不僅僅關注鐵。Teske、Thorngren和加州大學圣克魯斯分校的Jonathan Fortney、西南研究所的Natalie Hinkel和舊金山州立大學的John Brewer將24顆冷氣巨型行星的大塊重元素含量，與其19顆宿主恒星中“行星形成元素”的豐度進行了比較，其中包括碳、氧、鎂、硅、鐵和鎳（有些恒星擁有多顆行星）。

發(fā)現(xiàn)，這些巨型行星中重元素的數(shù)量，與宿主恒星中這些形成行星的元素的數(shù)量之間沒有相關性，那么天文學家如何解釋一個既定的趨勢，即富含重元素的恒星更有可能擁有氣態(tài)巨型行星？解開這種差異可能會揭示行星形成過程的新細節(jié)，例如，在嬰兒行星形成的過程中，還有哪些其他因素對其構成有影響？可能是它在圓盤中的位置，以及它離任何鄰居有多遠，要回答這些關鍵問題，需要做更多的研究，一條線索可能來自作者將重元素捆綁成反映其特征分組的綜合結果。

發(fā)現(xiàn)行星的重元素與其宿主恒星相對豐富的碳和氧（稱為揮發(fā)性元素）與本研究中包括的其他元素之間存在初步相關性。這些元素屬于一組稱為耐火元素的元素。這些術語是指元素的低沸點（揮發(fā)性或其高熔點）在耐火元素的情況下。揮發(fā)性元素可能代表一種富含冰的行星成分，而耐火元素可能表示一種巖石成分。研究人員很高興能進一步探索這一初步結果，并希望能為在即將到來任務的恒星和行星組成之間關系提供更多信息。

博科園｜研究/來自：卡內基科學研究所

參考期刊《天文學》

DOI: 10.3847/1538-3881/ab4f79

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