很可能并不存在的“超大地球”

行星形成理论为岩石世界设定了一个上限。一个不断增长的内核一旦超过大约10个地球质量，就再也无法避免失控的气体吸积：它会从年轻恒星周围的盘中吸入气体，变成一颗富含气体的行星。关于碰撞和侵蚀的模拟也给出了同样的界限。对真实行星的测量则把从裸露岩石到包裹气体的转变点定得更低，大约在4到5个地球质量。

然而近年来，出现了几颗密度与岩石相当、质量却远超十个地球的行星。一些天文学家称它们为**“超大地球”**（Mega-Earths）。要解释它们，需要一些离奇的演化史：在气体盘消散之后发生的晚期碰撞，或是曾经的巨行星被剥离后留下的内核。

蒙特利尔麦吉尔大学特罗蒂尔空间研究所的凯西·布林克曼（Casey Brinkman）和尼古拉斯·考恩（Nicolas Cowan）提出了一个更简单的问题：这些行星真的有那么重吗？

通过恒星的摆动称量行星

这些质量大多来自视向速度：行星公转时会把恒星来回拉动，恒星的光在颜色上发生极其微小的偏移。这种摆动的幅度就给出了行星的质量。

问题在于，恒星并不安静。磁活动强的恒星带有随恒星一起转动的暗斑和亮区。它们会给测量添加噪声，而一个转入视野的星斑可能模仿——或放大——行星的信号。

八个嫌疑对象，一个共同特征

两人从NASA系外行星档案库出发，保留了333颗小于四个地球半径、具有可靠半径和视向速度质量的行星。他们发现：

• 4颗行星具有岩石密度且质量超过10个地球：WASP-84 c、TOI-1347 b、TOI-2322 c和HD 63433 b。
• 另外4颗超过这一界限，却几乎没有氢氦包层：GJ 523 b、TOI-815 c、HD 18599 b和GJ 143 b。

为了衡量每颗宿主恒星的活动程度，他们使用了一个基于恒星炽热外层发出的钙谱线的指数，这种辐射会随磁加热而增强。该值高于−4.75时，恒星即被视为活跃。TESS任务的亮度测量也显示，每颗恒星都会随着星斑转动而时暗时亮。

结果是：全部八颗都环绕着活跃的恒星。而在37颗同时具有行星质量和活动测量值的恒星中，只有13颗是活跃的。

巧合的概率

如果超大地球是均匀分布的，那么四颗岩石行星都恰好落在活跃恒星周围的概率是：

p = 13/37 × 12/36 × 11/35 × 10/34 = 0.01

大约1%。再加上另外四颗，概率降至0.0003。

会不会只是年轻、活跃的恒星更容易造出超大地球？作者看不出有什么理由。要造出一颗超大地球，需要额外的碰撞、向内迁移到公转周期0.8至20天的轨道，或许还要剥离一层厚厚的大气——这些都需要时间。如果说有什么偏向的话，这些世界应当更偏向年老的恒星。

质量在哪里出了错

所有原始测量都使用了高斯过程（Gaussian processes），这是一种对恒星噪声建模、从而把行星信号分离出来的统计工具。但过于灵活的模型可能吸收了错误的信号，从而得出过大的质量。这些案例看起来都很脆弱：

• 在WASP-84周围，恒星的抖动（约13 m/s）大于行星的信号（7.7 m/s）。
• TOI-2322的自转周期为21.28天；它的行星公转周期为20.23天。
• 最重的HD 63433 b有37个地球质量，但另一个团队完全没有探测到它，并给出了21个地球质量的上限。
• 有三颗行星低于一个已发表的信噪比阈值，而在该阈值以下，这类模型已知是不可靠的。

作者回顾了一个先例：另一颗行星的质量，后来被发现因一个未经处理的周期信号而虚增了三倍。

岩石巨行星——暂时没有

他们的结论是：没有令人信服的证据表明存在质量超过十个地球的岩石行星。对于环绕活跃恒星的行星，其视向速度质量值得怀疑，“尤其是当这类行星的存在会挑战我们对行星形成的认识时”。他们建议合理安排观测时间，使恒星活动和行星都得到充分采样。

这一论证是统计性的，依赖的样本很小：八颗行星和37颗恒星。作者没有重新拟合原始的质量数据。