臺北市立天文科學教育館

近期，詹姆斯·韋伯太空望遠鏡在獵戶座星雲中發現了540個自由漂浮的木星質量天體。這一發現超乎預期，尤其其中有42個天體組成雙星系統，且這些雙星的質量介於0.7至13個木星質量之間，被稱為「木星質量雙星」。（延伸閱讀：天文學家在獵戶座星雲中發現木星質量雙星天體）

圖說：韋伯望遠鏡所拍攝的獵戶座星雲。

木星質量雙星的形成一直是天體物理學中的一大謎題。首先，透過吸積過程難以形成質量超過幾個木星質量的行星；而透過分裂過程，形成行星的質量下限則約在十個木星質量左右。此外，這些木星質量雙星之間的距離（28至384天文單位）與一般雙星系統相似，遠高於雙棕矮星的典型距離（約4天文單位）。（註：棕矮星的質量通常介於幾十倍木星質量之間，是介於最低質量恆星與最大質量行星之間的星體類型。）

圖說：藝術家筆下的木星質量雙星示意圖。Image credit: Robert Lea (created with Canva).

天文學家根據上述韋伯太空望遠鏡觀測到的木星質量雙星數據，提出了「輻射侵蝕」理論來解釋其形成機制。這些雙星起初源自中小質量的雙星系統，但其增長受到附近大質量OB型恆星輻射的抑制。這些OB型恆星釋放出強烈的輻射，將形成中的雙星大氣層剝離，使其質量不斷減少，最終形成木星質量雙星，這一過程被稱為輻射侵蝕作用。

也就是說，在像獵戶座星雲這樣的大質量恆星形成區域中，大質量恆星的輻射在早期便抑制了雙星系統的成長，使其成為木星質量雙星。這項理論對於解釋木星質量雙星的形成機制又邁進一步，但目前僅限於大質量恆星形成區域。要全面理解其在宇宙中的普遍性仍有待釐清。（編譯 / 段皓元）

資料來源：University of Sheffield; Diamond et al. 2024