730光年外，“宇宙炮弹”被发现，密度太大超出理论

在太阳系八大行星中，四颗比较小的行星是岩石行星，四颗比较大的行星是气体行星。

顾名思义，岩石行星主要由固体构成，因此密度比较大；气体行星拥有非常浓厚的大气层，拖了密度的后腿。不仅是太阳系内，天文学界发现的系外行星中，绝大部分也都符合这个规律。既然说是绝大部分，那就是有例外。这不，就在最近，天文学家发现了一个例外，这个天体被称为TOI-4603b。

TOI-4603b是通过凌星法被发现的，这让天文学家能够轻松观测它的公转周期，也能估算它的半径。同时，天文学家又利用径向速度法确认了它的存在，这种方法则能够用来计算行星的质量。观测结果表明，这颗行星的半径和木星差不多。但令人惊讶的是，它的质量却达到了木星的12.89倍。

利用体积和质量，天文学家计算出了它的密度，竟然达到了每立方厘米14.1克，约等于木星的9倍！这个密度别说是和气体行星比，就连太阳系密度最大的行星地球，也只比它的1/3多一点！我们熟知的金属铅，密度是铁的2倍，也只有每立方厘米11.3克，比这颗行星还要小一些。

说它是行星，其实天文学家也没有绝对的绝对的把握，因为它的质量已经接近另一种天体——褐矮星了。

我们知道，区分恒星和行星的关键，就看一颗天体能不能进行核聚变。当一颗天体的质量足够大，也就是超过木星的85倍时，核心处的氢就可以自发进行聚变反应，从而发光发热，这就是恒星。如果质量比较小，那就无法进行氢聚变，这就是行星。

在恒星和行星之间，还有一类中间天体，那就是褐矮星。褐矮星的核心无法进行正常的氢聚变，但是其中的重氢却可以进行聚变反应。这种聚变产生的热量非常低，而且通常不超过10000年，因此又被称为失败的恒星。

目前关于行星和褐矮星的临界值，天文学家还没有完全确定，只是估计在木星质量的10~13倍之间。 也就是说，TOI-4603b恰好处在行星和褐矮星的边缘。

虽说它的恐怖密度比行星大得多，但在褐矮星行列中其实并不奇怪。比如一颗半径仅有木星87%的褐矮星，质量反而可以达到木星的六十多倍。这么算下来，褐矮星的密度甚至比TOI-4603b还可以高得多。

尽管如此，目前研究人员们还是将它看作是一颗行星，而不是褐矮星。

印度物理研究实验室的Akanksha Khandelwal领导的天文学家团队在即将发表于《天文学与天体物理学通讯》杂志上的研究报告中描述道：“它是迄今为止已知质量最大、密度最高的凌星巨行星之一，并且是对位于处在大质量行星和低质量褐矮星的重叠范围内的天体的补充，这对于进一步理解它们的形成过程是不可或缺的。”

为什么她会提到这一类天体的形成呢？

根据目前的理论，恒星普遍是形成于弥散在太空中的星云之中。当分子云内密集的团块在重力作用下逐渐坍缩时，就可能形成一个原恒星。原恒星通过自身引力进一步吞噬周围物质，最终形成恒星。

恒星形成后，周围空间残留的物质并不会马上消散。这里的一些碎块会逐渐凝聚在一起，成长为一颗颗的行星。

至于褐矮星的形成过程，大致与恒星相同，也就是在分子云中通过坍缩形成的。一般来说，褐矮星和周围的恒星不会离得太近，通常至少保持5个天文单位的距离，也就是日地距离的5倍。距离恒星不足5个天文单位之内的空间，被天文学家看作是褐矮星的“沙漠”。

然而，在TOI-4603的系统中，情况却有所不同。天文学家在这里发现了一颗褐矮星，它和TOI-4603b之间的距离仅有1.8个天文单位。

不仅如此，TOI-4603b距离宿主恒星也非常近，只需要7.25个地球日就能完成一次公转。也就是说，地球上一个月的时间，那里已经过了4年了……

密度如此之大，移动速度又如此之快，难怪有人将它比喻为一枚“宇宙炮弹”。但这也是天文学家对它最好奇的方面，这种奇怪的天体恰恰反映了人类尚不完全了解的天体物理学机制。

目前研究人员认为，TOI-4603b并不是一开始就形成于这里的，而是在比较远的位置形成，然后在其他天体的引力干扰下逐渐向内迁移轨道的，该系统中的那颗褐矮星或许就是罪魁祸首之一。

这已经不是天文学家第一次发现类似的诡异天体了，此前还有一颗名叫HATS-70b的系外行星，也有类似的表现。这颗行星的半径是木星的1.384倍，质量却是木星的12.9倍。算下来，它的密度虽然不如TOI-4603b，但也远超普通的气体行星，也比地球更大。不仅如此，这颗行星也在逐渐靠近它的宿主恒星，简直是TOI-4603b的翻版。

随着人类发现的这类天体越来越多，关于它们的形成和轨道迁移机制也将越来越清晰地展现在人类面前。