长期以来，天文学家一直认为，行星的体型存在一个“合理上限”。

　　一旦质量大到某个程度，这样的天体就不再被视为行星，而更像是失败的恒星——也就是褐矮星。但詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）的最新观测，正在动摇这一传统认知。

　　詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）于2023年拍摄到了围绕恒星HR 8799运行的三颗内行星。

　　一项新的研究表明，即使是质量达到木星五到十倍的气态巨行星，也可能通过与普通行星相同的基本机制形成。这一结果不仅为气态巨行星的起源提供了新线索，也可能迫使天文学家重新思考：行星究竟能长到多大？

　　这一发现来自对HR 8799行星系统的深入研究。HR 8799是一颗年轻、性质接近太阳的恒星，距离地球约133光年。它最引人注目的地方在于，恒星周围运行着四颗体型巨大的气态行星，而且它们的轨道距离都非常遥远。

　　这些行星的质量都在木星的五到十倍之间，正好位于行星与褐矮星之间那条长期存在争议的“灰色地带”。褐矮星通常被认为是未能点燃氢聚变的亚恒星天体，它们的形成过程更接近恒星，而非行星。

　　多年来，天文学界一直在争论：像HR 8799这样的大质量天体，是否真的可能像木星那样，通过“核心吸积”形成。

　　核心吸积是一种相对缓慢的行星形成机制。在这一过程中，原行星盘中的固体物质先逐渐聚集，形成一个致密的固体核心；当核心质量足够大时，再迅速吸积周围的气体，最终成长为气态巨行星。

　　问题在于，这种方式在远离恒星的轨道区域似乎并不“高效”。那里物质稀薄，而原行星盘又会在相对较短的时间内消散。许多研究人员因此认为，体型如此巨大的行星，根本来不及通过核心吸积成长到现在的规模，更可能是通过类似恒星形成的气体坍缩过程诞生的。

　　为了验证这一点，研究团队借助詹姆斯·韦伯太空望远镜强大的红外光谱能力，对这些行星的大气成分进行了精细分析。

　　他们的关注点并不是水蒸气或一氧化碳这类常见分子，而是硫元素相关的化合物。原因在于，硫通常以固体颗粒的形式存在于年轻的原行星盘中。如果在行星大气中发现硫的化学特征，往往意味着这颗行星曾经历过固体物质的聚集过程。

　　观测结果显示，在HR 8799 c这颗行星的大气中，存在清晰的硫化氢信号。这一发现对研究人员来说非常关键。

　　如果这颗行星是通过类似恒星的气体直接坍缩形成的，那么其大气中不太可能呈现出这样的化学特征。相反，这种信号更符合“先形成固体内核，再吸积气体”的行星形成路径。

　　此外，研究团队还发现，这些行星的大气中，碳和氧等重元素的含量高于其母恒星本身。这种“重元素富集”同样是行星形成过程的典型标志，而非恒星式坍缩的结果。

　　研究主要作者让-巴蒂斯特·鲁菲奥在声明中表示，通过检测硫元素，研究人员得以反向推断这些行星的诞生方式。尽管它们的质量远超木星，但形成机制可能并没有本质上的不同。

　　这一结果意味着，核心吸积的适用范围，可能比此前认为的要广得多。即便是在轨道极远、质量极大的情况下，这一机制依然有可能高效运作。

　　如果类似的化学证据在其他行星系统中得到验证，那么天文学家或许不得不重新审视行星与褐矮星之间的分界标准。质量，可能并不是唯一、甚至不是最重要的区分依据。

　　这项研究已于2月9日发表在《自然·天文学》杂志上，也为“行星究竟能有多大”这一长期存在的问题，提供了一个全新的观察角度。