想象一下，你是一位農夫，在雞舍裡找雞蛋，但你找到的不是雞蛋，而是鴕鳥蛋，比雞蛋大得多。
這有點像我們的天文學家團隊發現了一個巨大的行星，比地球重13倍，圍繞着一顆涼爽的紅矮星運轉，這顆星比地球太陽輕9倍。
這顆小巧的紅矮星被稱為M型星，不僅比地球太陽小，而且光度隻有地球太陽的100分之一。這樣的恒星理論上不應該有足夠的物質在其行星形成盤中誕生出如此龐大的行星。
在過去的十年裡，我們的團隊在賓夕法尼亞州立大學設計并建造了一種新型儀器，可以在人眼之外的近紅外波長範圍探測這些暗淡、涼爽的恒星發出的大部分光線。
配備在得克薩斯州西部的10米哈比-埃伯利望遠鏡上的我們的儀器被命名為适居帶行星發現儀，它可以測量星體受到行星引力牽引時的微小速度變化。這項技術被稱為多普勒徑向速度技術，非常适合用于探測系外行星。
“系外行星”的意思是圍繞着地球太陽之外的恒星運轉的任何行星大小的天體。
30年前，多普勒徑向速度觀測使人類第一次發現了環繞和太陽類似的恒星運轉的系外行星——51Pegasi b，而且在接下來的幾十年中，像我們這樣的天文學家對這項技術進行了改進。這些越來越精确的觀測讓我們有一個重要的目标，那就是發現适宜居住區的岩質行星，即圍繞着恒星的區域，在這些區域上液态水可以持續存在在行星表面。
多普勒技術目前還無法發現地球大小的岩質行星繞着和太陽大小相似的恒星運轉。但是涼爽和暗淡的M型恒星對于相同尺寸的地球大小行星表現出更大的多普勒特征。恒星品質較低導緻它受到軌道行星更大的牽引。而較低的光度導緻适居帶更加接近，并且軌道更短，也會使行星更容易被發現。
我們團隊設計适居帶行星發現儀的目的是為了發現圍繞這些小恒星運轉的行星。我們最新的發現發表在《科學》雜志上，我們發現圍繞着紅矮星LHS 3154運轉的一個巨大行星是個巨大的驚喜——就像在雞舍裡發現了鴕鳥蛋一樣。
行星是在由氣體和塵埃組成的盤中形成的。這些盤彙集起塵埃粒子并逐漸組合成鵝卵石，最終形成一個堅固的行星核心。一旦核心形成，行星可以通過引力吸引固體塵埃以及周圍的氫氣和氦氣。但它需要大量的品質和物質才能成功地這樣做。這種行星形成的方法被稱為核心增積。
一個品質如LHS 3154那麼低的恒星，應該有一個相應低品質的行星形成盤。
一個典型的盤在低品質恒星周圍通常不會有足夠的固體物質或品質，可以成功地形成足夠重的核心來創造這樣大的行星。 通過我們團隊進行的計算機模拟，我們得出結論，這樣的行星需要至少比從行星形成盤的直接觀測中典型估計的多10倍的盤。
另一種行星形成理論，引力不穩定性——盤中的氣體和塵埃直接崩塌形成行星，也難以解釋這樣的行星的形成，而沒有一個非常大的盤。
涼爽、暗淡的M型星是我們銀河系中最常見的恒星。在DC漫畫的傳說中，超人的家鄉克騰星圍繞着M型矮星運轉。
通過适居帶行星發現儀和其他儀器的發現，天文學家們知道，在品質最大的M型星周圍緊密軌道上的巨大行星至少比和太陽類似的星周圍的巨大行星少了10倍。而目前我們對品質最小的M型星周圍沒有這樣巨大行星的詳細了解——直到LHS 3154b的發現。
了解我們最酷的鄰居如何形成行星将有助于我們了解行星的形成和演化過程。這項研究也有助于天文學家們了解M型星是否能夠支援生命。
賓夕法尼亞州立大學天文學和天體實體學教授蘇瓦斯·馬哈德萬、普林斯頓大學天體實體科學系NASA哈勃研究員古德穆杜爾·卡裡·斯特凡松以及賓夕法尼亞州立大學天文系研究所學生梅根·德拉默可能完成的工作。 此文章授權轉載自The Conversation，使用知識共享許可。請閱讀原文。