行星由恒星周围剩下的材料建成
恒星形成时,并不会用尽周围的所有材料。剩下的物质会沉降成一个扁平、旋转的气体和尘埃盘。行星形成模型追踪行星在这个不断演化的盘中生长和迁移的过程,而这个盘正是行星的原材料[1]。由于盘与恒星相连,在盘中形成的任何东西自然就在绕那颗恒星运行。
这就是这种搭配如此常见的原因:恒星和它的行星来自同一团物质云。行星并不是后来被恒星捕获的,而是在恒星自己的盘中组装而成的。生成合成行星群体的模型把盘的质量和寿命作为关键输入,而这些输入由中心恒星决定[1]。
恒星的个头决定它能得到什么样的行星
中心恒星的质量很重要,因为它影响周围盘的质量。群体合成模型显示,盘的质量随恒星质量按比例缩放,而这种缩放对最终形成的行星有直接而巨大的影响[1]。在质量约为太阳一半的恒星周围,大行星很稀少,而盘质量随恒星质量略陡于线性的缩放可以解释这种稀少[1]。
同样的缩放还帮助解释了另一种模式:在质量约为太阳两倍的恒星周围,短周期行星很罕见,但前提是这些较重的恒星其盘寿命也更短[1]。换句话说,恒星不只是行星的宿主;它的质量和盘的寿命共同决定了行星有多大、离它有多近。
即使恒星发生变化,行星仍能留在轨道上
行星与恒星之间的纽带可以经受剧烈的变化。人们发现一颗巨行星绕着一颗已经经历过红巨星阶段的恒星运行,这表明行星可以在恒星膨胀的过程中幸存下来[2]。恒星会膨胀、会变化,但行星的轨道仍然与它相连。
这进一步支持了这样一种图景:行星与恒星的联系是引力的、持久的,而不是形成过程中暂时的巧合。即使恒星的外层发生变化,行星仍绕着同一个中心质量运行[2]。
为什么我们看不到行星绕着其他类型的天体转?
现有证据集中在恒星周围的行星,并没有直接检验非恒星天体周围的行星,因此行星能否绕自由漂浮天体或非恒星天体运行的问题,在这里尚无定论[1][2]。证据确实表明的是,我们能够建模的形成路径——在恒星周围的盘中生长——自然会产出行星绕恒星运行的结果[1]。
还有一个探测角度。行星是通过观测宿主恒星的微小摆动或亮度下降来发现的,而多恒星系统会让情况变得复杂,因为行星可以绕双星或多星系统中的不同恒星运行[4]。即使在这些拥挤的环境中,行星仍然与恒星相连。对此类系统的研究发现,行星轨道面与恒星轨道面往往比随机情况更趋于一致,这与行星在由恒星系统塑造的盘中形成的图景相符[3]。
本文引用的文献
系外行星群体合成 III. 不同质量恒星周围的行星形成
群体合成模型显示,原行星盘质量随中心恒星质量的缩放强烈塑造了最终的行星群体,有助于解释0.5倍太阳质量恒星周围大行星的稀少,以及2倍太阳质量恒星周围短周期行星的缺乏。
一颗巨行星绕着“极端水平分支”恒星V 391 Pegasi运行
人们发现一颗巨行星绕着一颗红巨星阶段之后的恒星运行,表明行星可以在恒星膨胀中幸存。
拥有凌星行星的多恒星系统的轨道结构
在拥有行星的双星和三星系统中,恒星轨道面与行星轨道面表现出的相互对齐程度高于随机各向同性轨道所能产生的程度。
开普勒的多行星候选体几乎全部是行星
对开普勒多行星候选体的统计验证确认,几乎全部都是行星,包括行星绕双星或多星系统中不同恒星运行的情况。
五颗行星绕着55 Cancri运行
对邻近恒星55 Cancri的径向速度测量提供了强有力的证据,表明有五颗行星在开普勒椭圆轨道上运行。
