想象一下，你是一位农夫，在鸡舍里找鸡蛋，但你找到的不是鸡蛋，而是鸵鸟蛋，比鸡蛋大得多。
这有点像我们的天文学家团队发现了一个巨大的行星，比地球重13倍，围绕着一颗凉爽的红矮星运转，这颗星比地球太阳轻9倍。
这颗小巧的红矮星被称为M型星，不仅比地球太阳小，而且光度只有地球太阳的100分之一。这样的恒星理论上不应该有足够的物质在其行星形成盘中诞生出如此庞大的行星。
在过去的十年里，我们的团队在宾夕法尼亚州立大学设计并建造了一种新型仪器，可以在人眼之外的近红外波长范围探测这些暗淡、凉爽的恒星发出的大部分光线。
配备在得克萨斯州西部的10米哈比-埃伯利望远镜上的我们的仪器被命名为适居带行星发现仪，它可以测量星体受到行星引力牵引时的微小速度变化。这项技术被称为多普勒径向速度技术，非常适合用于探测系外行星。
“系外行星”的意思是围绕着地球太阳之外的恒星运转的任何行星大小的天体。
30年前，多普勒径向速度观测使人类第一次发现了环绕和太阳类似的恒星运转的系外行星——51Pegasi b，而且在接下来的几十年中，像我们这样的天文学家对这项技术进行了改进。这些越来越精确的观测让我们有一个重要的目标，那就是发现适宜居住区的岩质行星，即围绕着恒星的区域，在这些区域上液态水可以持续存在在行星表面。
多普勒技术目前还无法发现地球大小的岩质行星绕着和太阳大小相似的恒星运转。但是凉爽和暗淡的M型恒星对于相同尺寸的地球大小行星表现出更大的多普勒特征。恒星质量较低导致它受到轨道行星更大的牵引。而较低的光度导致适居带更加接近，并且轨道更短，也会使行星更容易被发现。
我们团队设计适居带行星发现仪的目的是为了发现围绕这些小恒星运转的行星。我们最新的发现发表在《科学》杂志上，我们发现围绕着红矮星LHS 3154运转的一个巨大行星是个巨大的惊喜——就像在鸡舍里发现了鸵鸟蛋一样。
行星是在由气体和尘埃组成的盘中形成的。这些盘汇集起尘埃粒子并逐渐组合成鹅卵石，最终形成一个坚固的行星核心。一旦核心形成，行星可以通过引力吸引固体尘埃以及周围的氢气和氦气。但它需要大量的质量和物质才能成功地这样做。这种行星形成的方法被称为核心增积。
一个质量如LHS 3154那么低的恒星，应该有一个相应低质量的行星形成盘。
一个典型的盘在低质量恒星周围通常不会有足够的固体物质或质量，可以成功地形成足够重的核心来创造这样大的行星。 通过我们团队进行的计算机模拟，我们得出结论，这样的行星需要至少比从行星形成盘的直接观测中典型估计的多10倍的盘。
另一种行星形成理论，引力不稳定性——盘中的气体和尘埃直接崩塌形成行星，也难以解释这样的行星的形成，而没有一个非常大的盘。
凉爽、暗淡的M型星是我们银河系中最常见的恒星。在DC漫画的传说中，超人的家乡克腾星围绕着M型矮星运转。
通过适居带行星发现仪和其他仪器的发现，天文学家们知道，在质量最大的M型星周围紧密轨道上的巨大行星至少比和太阳类似的星周围的巨大行星少了10倍。而目前我们对质量最小的M型星周围没有这样巨大行星的详细了解——直到LHS 3154b的发现。
了解我们最酷的邻居如何形成行星将有助于我们了解行星的形成和演化过程。这项研究也有助于天文学家们了解M型星是否能够支持生命。
宾夕法尼亚州立大学天文学和天体物理学教授苏瓦斯·马哈德万、普林斯顿大学天体物理科学系NASA哈勃研究员古德穆杜尔·卡里·斯特凡松以及宾夕法尼亚州立大学天文系研究生梅根·德拉默可能完成的工作。 此文章授权转载自The Conversation，使用知识共享许可。请阅读原文。