3个科学无法解释存在的巨大行星（科学家看清了这颗行星的真面目）

尽管今天的人类已经拥有了相当强大的天文观测能力，可以发现数百甚至数千光年以外的系外行星，并且已经观测到了超过4500颗系外行星，但是几乎所有的系外行星，都不是直接发现的。

在【科学有道理】栏目中，我们介绍过天文学家发现系外行星的方法，其中几乎全都是间接观测。这是因为，系外行星距离我们过于遥远，所以非常黯淡。虽然越靠近宿主恒星就会越明亮，但是它们也更容易淹没在宿主恒星的光芒之中。因此，想要对系外行星进行直接成像，是一件极其困难的事情。

不过，科学家们还是做到了这件看似不可能的事。一颗距离我们达到63光年的系外行星，在人类强大的天文观测设备下，无奈地露出了它的真容。这颗行星名为Beta Pictoris c，中文名译作绘架座β c。

绘架座β星是南天星座绘架座的第二亮星，我们北半球的夜空是看不见的。这是一颗非常明亮、非常巨大的恒星，而且十分年轻。根据科学家的观测，它大概形成于2300万年前，大约是太阳年龄的1/200。由于刚刚形成不久，所以它仍然包裹在原始星云之中。

在绘架座β周围，科学家已经发现了两颗系外行星，分别是绘架座β b和今天的主角绘架座β c。它们同样也是行星中的婴儿，大约只有1850万年的年龄。它们形成的时候，地球上的史前巨兽龙王鲸都已经灭绝了。

即使是绘架座β c，也不是通过直接成像法发现的，而是科学家利用径向速度法发现的。也就是说，通过行星公转时对宿主恒星产生的轻微拖动所产生的光谱红移或者蓝移，就可以证明系外行星的存在。并且系外行星的质量越大，产生的拖拽效果越强烈，光谱偏移也越明显。

不过，它的兄弟——绘架座β b倒是科学家通过直接成像法发现的。在2008年的时候，科学家们观测到了这颗系外行星，并且推测它的质量可能达到了木星的13倍。

既然已经发现了这颗行星，我们就可以直接推测出它在公转过程中会产生的引力效果，也就是宿主恒星的光谱偏移规律。然而，当法国格勒诺布尔天文台的天文学家Anne-Marie Lagrange在回顾此前16年的观测数据时，却发现绘架座β光谱的偏移规律和预想的并不相同。这说明，它的周围还有其他行星。果然，就在去年，绘架座β c被科学家发现，印证了这个猜想。

这颗行星刚刚被发现，就吸引了一群研究人员的注意，那就是ExoGRAVITY团队。这是一个专门利用甚大望远镜阵列干涉仪上的GRAVITY设备对系外行星进行直接成像的项目，由英国剑桥大学天文学家Mathias Nowak所领导。该团队相信，绘架座β c和它的“兄弟”一样，是直接观测的绝佳对象，因为它有着直接成像法所必需的三大优势：

• 它距离我们63光年，并不是很远，在人类观测设备直接成像的能力范围之内；
• 它和宿主恒星的距离相对比较远，不会淹没在宿主恒星的耀眼光芒之中；
• 行星在刚形成的时候温度还比较高，可以发出足够的热辐射被我们观测到。

正是看到了这三大优势，ExoGRAVITY团队决定对它进行直接成像。

（图片说明：甚大望远镜）

在开展正式工作之前，他们先收集了这颗行星的一些数据。利用此前的径向速度法，我们已经可以推算出一些信息，比如：绘架座β c的质量是木星的8.2倍，这意味着它是一颗气体巨星；它和宿主恒星的距离大约为2.7个天文单位，公转周期大约是3.4年。

但是，在直接成像过程中，该团队发现了一些不同寻常的情况。和它的“兄弟”相比，绘架座β c的非常黯淡，只有前者的1/6。由于二者的体积大小是比较接近的，那么我们可以得出结论：绘架座β c比它的“兄弟”温度要低得多。推算数据表明，绘架座β b的温度大约为1724开尔文，而绘架座β c则只有大约1250开尔文。

对于天文学家来说，这是一条重要的信息，因为刚刚形成的系外行星的温度很可能暗示着它形成的方式。

目前来说，天文学家认为，像木星这样的气体行星有两种形成方式，分别是圆盘不稳定模型和核吸积模型。在圆盘不稳定模型中，原始行星盘中会有一部分直接坍缩成为气体巨星，通过这种方式形成的行星没有一个坚实的内核，但是拥有着更高的温度和亮度；而根据核吸积模型，原始行星盘中的微粒会在静电力的作用下相互靠近，然后形成一个小引力源，然后以滚雪球式的过程不断吸积物质构成固体内核，然后吸积气体形成气体巨星，这种行星比前者要更冷，也更暗一些。

根据这两个模型的特征，科学家认为：绘架座β c相对更加黯淡、温度更低，因此很可能是通过核吸积过程形成的。

这个推测相当合理，但同时也有一些不确定因素。实际上，它的“兄弟”绘架座β b距离宿主恒星要更远一些，因此通过引力给宿主恒星带来的拖拽效应相对没有那么明显。因此，关于它的质量，科学家们并没有一个准确的数字，刚才提到的13倍木星质量只是它的质量上限，它也可能只有木星质量的9倍，这需要更加精确的观测才能得出结论。

另一方面，对于绘架座β c，科学家们还有更多可以研究的方向。接下来，科学家准备对这颗系外行星的光谱进行详细的探测，借此可以了解它的大气成分。虽然我们不指望能够探测出它有宜居行星的可能，但是这可以帮助我们更好地了解系外行星及其形成过程。