无处不在的系外行星( 三 ) 本文转自：北京邮电大学出版

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系外行星研究领域的开创与热木星有着莫大的关联。1995年发现了热木星飞马座51b ，这是人类找到的第一颗围绕类日恒星运转的系外行星。热木星有着极为巨大的尺寸和质量，很可能在其寄主恒星前方造成凌星现象，因而很容易被凌星探测和视向速度探测所发现。除了屈指可数的几个例外，热木星都有着目前技术可以观测到的大气层。
尽管热木星有着利于发现、便于后续研究的各种特征，但它们其实是一种很罕见的行星类型。统计研究指出，对于一颗类日恒星，热木星的出现率仅有0.5%至1% 。天文学家不认为热木星是在目前位置上形成的，因为在原行星盘中，靠近恒星的地方并没有足够的物质材料。大多数热木星似乎形成于非常遥远的外围区域，后来内向迁移到目前位置。
哪些物理过程将热木星推向或拉向内侧轨道？
有两种机制最受关注，即盘迁移和驱离。在盘迁移中，盘物质与行星相互作用，吸收行星的角动量，使其缓慢地向内螺旋移动。在驱离过程中，行星受到另一颗行星或恒星伴星的引力作用而向内迁移。一个有趣的线索是，部分热木星有着非常奇异的轨道倾角，公转方向与恒星自转方向相反，或者沿极轨道运行。这些行星可能就是被驱离到目前位置上的。

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怎样解释系外行星系统的广泛多样性？
行星形成过程起始于某种随机的情形，牵涉到很多不同的过程。例如，在原行星盘中会形成数量巨大的星子，而大自然并未注定其中哪一个最终会发展壮大，统治周围的空间。
行星系统的多样性或许也在某种程度上反映了行星形成机制的多样性。大多数行星可能是通过“翻转机制”形成的，在这种机制里，一个岩质的核心吸积周围的物质。但是一部分气态巨行星则可能以“上下机制”形成——盘内的大量气体在引力作用下迅速塌缩，形成一颗木星质量的行星。
系统的多样性也可能与不同原行星盘的质量有关，即使对于同一类型的恒星，盘的质量范围也有很大变化。例如， “开普勒”已经发现了几个不寻常的行星系统，其中有2至6颗行星在寄主恒星周围1天文单位以内运行。理论家们已经提出，这些紧凑系统中的行星就是在目前位置上，在原行星盘中形成的，而它们的盘则比原始太阳系的盘所包含的物质多得多。
行星系统的多样性应该也受到了行星迁移机制的影响，行星会在盘中移动，最终来到与诞生时大不相同的轨道上。对于行星系统的构造而言，行星相互驱离以及行星与盘的相互作用，这两种机制哪个更重要？天文学家们仍争论不休。
有多少“流浪行星”正在星际空间中不受恒星约束、自由自在地游荡？
在银河系中，自由漂浮的行星可能与受恒星支配的行星数量相当：至少1000亿颗。在年轻的行星系统中，环境相当混乱、不稳定，行星（特别是低质量的）会被气态巨行星的强大引力作用驱逐出去。时至今日，对于这段远古的动力学混乱时期，我们还能看到一些余迹：大量行星沿着扁长的轨道运动，另一些的轨道则远离寄主恒星的赤道面。
微引力透镜观测已经报道了大量自由漂浮的气态巨行星，并发现其数量几乎是典型恒星的两倍。这些发现的依据是，这些没有寄主恒星存在迹象的行星质量天体的微引力透镜效应，以及实测获得的恒星或行星导致的折射率、微引力透镜事件的概率及其发现率。不过，仍然存在这样一种可能性：微引力透镜法发现的行星与寄主恒星之间过于遥远（大于10天文单位），以至于无法探测到恒星的存在。但是我们已经获得了可靠证据，表明所发现的行星的确是自由漂浮的。