天文學家長期以來相信，行星系統遵循一種熟悉的藍圖：小型岩石行星靠近其恆星，而大型氣體行星則繞得較遠。我們的太陽系完美符合這個模式。然而，對紅矮星 LHS 1903 周圍的新研究顯示，這個簡單的圖景被顛覆了。研究作者報告發現了一顆位於該系統外圍的岩石行星，正是科學家預期會發現氣體豐富世界的地方。這一驚人的發現迫使天文學家重新思考岩石行星的形成時間和條件，以及教科書中行星形成模型是否缺少了重要的部分。
過去，我們在數百個行星系統中看到了這種模式：內部是岩石行星，外部是氣體行星。但是現在，在系統外部發現一顆岩石行星，迫使我們重新思考岩石行星的形成時機與環境。來自麥克馬斯特大學的物理與天文學教授 Ryan Cloutier 說道：“這挑戰了我們當前模型中的假設。”
研究人員專注於LHS 1903，這是一顆小而微弱的紅矮星，溫度遠低於我們的太陽。紅矮星在我們的銀河系中十分常見，由於它們體積較小，圍繞它們運行的行星更容易被探測。研究團隊最初利用地面望遠鏡和太空觀測站識別出繞 LHS 1903 運行的三顆行星。它們的排列似乎很普通：一顆靠近恆星的岩石行星，然後是兩顆距離較遠的類似迷你海王星的氣體行星。這與廣泛接受的行星形成理論相符合。
該理論認為，行星是在圍繞一顆年輕恆星的旋轉氣體與塵埃磁碟中誕生的。靠近恆星的地方，強烈的熱和輻射會剝離輕氣體，如氫和氦。任何在那裡形成的行星都傾向於失去厚厚的氣氛，留下密度較大的岩石核心。而在較遠的地方，由於較冷，行星能保留氣體並成長為大型、蓬鬆的世界。
經過多年的仔細研究，該團隊收到了來自歐洲太空總署CHEOPS衛星的新觀測數據。CHEOPS設計用來高精度測量外行星的大小。新數據揭示了名為LHS 1903 e的第四顆行星，這顆行星是距離恆星最遠的行星。當研究人員計算其大小和質量時，發現了一些意想不到的情況。
最外層的行星似乎是岩石行星，而非氣體行星。換句話說，它並沒有在這個距離上應有的厚厚氣氛。Cloutier表示：“在一個不應該有這種結果的環境中看到一個岩石世界的形成是非常驚人的。”研究團隊探討了幾種可能的解釋。是否可能是巨大的碰撞摧毀了它的氣氛？計算機模擬顯示這種可能性不大。這些行星是否可能因重力交互而互換位置？詳細的軌道分析也否定了這一點。
最有說服力的證據指向一種稱為內向行星形成的不同形成過程。這一模型表明，行星不是同時形成，而是一個接一個形成。每當一顆行星形成時，它會改變磁碟中的環境。隨著時間推移，磁碟可能失去大量氣體。如果 LHS 1903 e 晚些時候形成——在大多數氣體已經耗盡或被吹走之後——那麼它將只剩下固體物質。這或許解釋了為何它雖然距離恆星較遠，卻還是成為了岩石行星。
這一發現引發了重要問題。如果一個系統能打破通常的模式，那麼還有多少其他系統可能會如此？這也突顯了當前行星形成模型的局限性。雖然它們能很好地解釋許多系統，但可能無法完全捕捉到演變中的磁碟和時間差異如何影響最終行星類型。研究人員計劃繼續更深入地研究 LHS 1903，並尋找可測試內向形成理論的類似系統。這一研究成果已發表於《科學》期刊。
