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tr反客為主？宇宙無(wú)奇不有！這些行星比它們的恒星還要大

我有一個(gè)問(wèn)題！
前一陣子我在個(gè)人博客上發(fā)表了一篇關(guān)于探討密度極小的“超級(jí)膨化”行星，隨后我在推特上看到有人向我提了一個(gè)很有意思的問(wèn)題：
“我們有沒(méi)有發(fā)現(xiàn)過(guò)一個(gè)比它的主恒星還要大的系外行星呢？如果沒(méi)有的話，這種行星有沒(méi)有可能存在？”
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我的第一反應(yīng)當(dāng)然是回復(fù)她：“當(dāng)然啦！金達(dá)（她的名字）。”然后我又思考了一會(huì)兒，覺(jué)得應(yīng)該這樣回答更準(zhǔn)確：“當(dāng)然啦！不過(guò)它的恒星會(huì)和我們的太陽(yáng)母親有點(diǎn)不一樣。”
推特上的三言?xún)烧Z(yǔ)當(dāng)然不可能詳細(xì)地解釋這個(gè)問(wèn)題，不過(guò)幸好我有個(gè)人博客。下面我們來(lái)仔細(xì)探討一下這個(gè)問(wèn)題吧！
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之所以剛開(kāi)始回答金達(dá)的那么干脆，是因?yàn)槲蚁氲搅税装沁@個(gè)現(xiàn)成的例子。白矮星是一個(gè)已經(jīng)燃燒殆盡的恒星的殘骸，它的外層已經(jīng)燃盡，只剩下一個(gè)空蕩蕩的內(nèi)核。而白矮星的這個(gè)剩下的內(nèi)核大概只有地球一般大。如果在它徹底消亡之前還有殘存行星跟隨著它旋轉(zhuǎn)的話，那么這種情況就是存在的。并且我們真的發(fā)現(xiàn)過(guò)這樣的系統(tǒng)，由此可得，問(wèn)題的答案當(dāng)然是YES了。十分簡(jiǎn)單。
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藝術(shù)家描繪的白矮星WD1856和遠(yuǎn)比它自身大的巨型行星，圖片由NASA戈達(dá)德太空飛行中心提供
考慮到已到垂暮之年的白矮星和我們的朝氣蓬勃的太陽(yáng)還是有很大區(qū)別的，這個(gè)答案并不完美。于是我開(kāi)始想另一種答案：是否有這樣一個(gè)恒星，它像太陽(yáng)一樣年輕，卻又不及它的行星大。
這兩種恒星有什么區(qū)別呢？白矮星是一顆不再產(chǎn)生任何能量的正在慢慢冷卻的瀕死恒星，而太陽(yáng)的身體內(nèi)充滿(mǎn)了等待核聚變成為氦的氫氣，它依然年輕，依然光芒四射。盡管它已經(jīng)四百多億歲了，但它還能繼續(xù)保持這樣大概六七百億年。由于歷史原因，有人稱(chēng)這樣的恒星為“主序星”（你可以在我的關(guān)于天文的課程中找到這些知識(shí)，就在關(guān)于恒星那一章）
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太陽(yáng)的直徑是木星的十倍，不過(guò)木星的直徑已經(jīng)大到不能更大了。如果你想給木星加點(diǎn)料，它并不會(huì)變得更大，相反它會(huì)因引力作用縮得更小。因此很顯然，你在太陽(yáng)系這樣的星系里是找不到比太陽(yáng)更大的行星的。
那么換一個(gè)小一點(diǎn)的恒星能不能行得通呢？最小的恒星是一種叫紅矮星的暗淡恒星，它們的質(zhì)量小到剛好能維持它們內(nèi)核里的熔融物。紅矮星家族中最小的那些似乎真的可以達(dá)到我們想要的那種情況。
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EBLMJ0555-57Ab與木星，土星和紅矮星TRAPPIST-1的比較。
EBLMJ0555-57Ab與木星，土星和非常小的紅矮星TRAPPIST-1相比。圖源：劍橋大學(xué)
最近天文學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)我們見(jiàn)過(guò)的最小的紅矮星。一個(gè)叫EBLMJ0555-57Ab，另一個(gè)叫2MASSJ05233822-1403022。如果根據(jù)觀測(cè)計(jì)算出的結(jié)論正確的話，它大概只有太陽(yáng)總質(zhì)量的0.077倍，木星總質(zhì)量的75倍，但是這倆兄弟的質(zhì)量提供的吸引力恰好夠把氫氣固定在它們的體內(nèi)來(lái)核聚變產(chǎn)生氦。可以說(shuō)，但凡它們?cè)偕晕⑹菀稽c(diǎn)點(diǎn)就做不到這樣的事情了。
【 tr反客為主？宇宙無(wú)奇不有！這些行星比它們的恒星還要大】這兩個(gè)紅矮星都是正兒八經(jīng)的恒星，并且都比木星要小。EBLMJ0555-57Ab甚至比土星還要小。這樣看來(lái)我們總算是找到了那個(gè)能夠比它的行星小的恒星了！
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TRAPPIST-1及其行星與木星及其衛(wèi)星，太陽(yáng)和我們的行星相比。圖源：ESO/ O.富塔克
從理論上講，這種情況在現(xiàn)實(shí)中十分罕見(jiàn)，盡管我們已經(jīng)觀測(cè)了數(shù)以?xún)|計(jì)的系外行星，尋找到了成千上萬(wàn)的恒星系統(tǒng)，計(jì)算了無(wú)數(shù)次直徑、質(zhì)量等等數(shù)據(jù)。不過(guò)從我們計(jì)算出的數(shù)據(jù)中可以看出，這些紅矮星似乎大多沒(méi)有氣態(tài)巨行星陪伴。但是它們普遍擁有更小的行星，其中有的像地球一樣（或者可以叫做類(lèi)地行星）。而且還有一些紅矮星擁有不少附庸，比如TRAPPIST-1,就有七個(gè)類(lèi)地行星相伴。
紅矮星身邊的氣態(tài)巨行星非常罕見(jiàn)，大概一個(gè)百個(gè)紅矮星里才有一個(gè)。（請(qǐng)注意：為了讓結(jié)果更客觀，調(diào)查是在我們所有已知的系外行星中進(jìn)行的，有些尚未被證實(shí)……但是在低質(zhì)量恒星周?chē)囊阎扌行堑牧斜碇校y(tǒng)計(jì)到的數(shù)據(jù)確實(shí)非常低）。

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