可惜，那句完美的妙语已经被用过了。当哥伦比亚大学的伟大物理学家I. I. 拉比得知缪子（一种完全出乎意料的新亚原子粒子）的消息时，他假装惊恐地问道：“谁订购了那个？”当日内瓦大学的观测者米歇尔·梅耶和迪迪埃·奎洛兹在1995年10月的一次会议上站起来宣布他们找到了同事们几十年来一直在寻找的东西——一颗围绕类日恒星运行的行星时，天体物理学家的反应也大致相同。
问题是，没有人订购过，甚至没有人想象过像51飞马座恒星（位于飞马座，距离地球50光年）周围那个天体那样的行星。首先，它非常巨大——大约是木星质量的一半。
木星质量的一半。然而，尽管体积庞大，它距离51飞马座恒星仅约500万英里——比我们太阳系中微小的水星轨道距离近七倍——而且它在短短4.2天内就完成一次轨道运行。
要理解这种行为有多么 Bizarre，有助于我们回顾太阳系中那些更大的行星——木星、土星、天王星和海王星。它们都至少比51飞马座行星的距离远一百倍。而且它们需要数年——以木星为例，整整十二年——才能完成一次轨道运行。
当你试图解释51飞马座行星是如何形成时，事情变得更糟。天文学家唯一有观测依据的行星形成理论是他们从唯一已知的行星系统（直到最近）逆向工程得出的：我们自己的太阳系。这个故事始于将近50亿年前，一团缓慢旋转的坍缩星际气体和尘埃云。这团云越是向自身坍缩，它旋转得越快，最终扁平化成一个巨大的旋转盘。物质继续落入现在快速旋转的星盘中心的核，直到它变得如此致密和炽热，以至于氢开始聚变成氦，释放出光和其他类型的辐射：太阳诞生了。与此同时，在星盘中，尘埃颗粒碰撞并粘在一起，直到它们自身形成了巨大、坚实、球形的块状物——比如行星。
现在就到了区分巨行星与其他行星的部分。太阳风的无情压力将较轻的气体——氢、氧和水蒸气等——从内太阳系扫走，留下微小的、裸露的尘埃块：矮小的地球及其邻居。这些气体大部分吹向最外围，到达冥王星和彗星。但其中一些——实际上是相当多的一部分——被夹在中间那片广阔的尘埃带中。这堆积如山的气体和尘埃含有足够的物质来形成比地球大十倍的行星。一旦形成如此大小的物体，它就拥有足够强大的引力场，像一个巨大的吸尘器一样，吸走附近剩下的气体。在大约10,000年左右，你就会得到木星——一个比地球大十倍的岩石核心，周围环绕着35,000英里厚的巨大大气层。
每个人都或多或少地对这个故事感到满意，直到51飞马座及其奇怪的行星出现。一颗巨行星怎么可能在如此靠近恒星的地方形成而不被引力吸入呢？那些尘埃和气体又是从哪里来的呢？在强烈恒星风的冲击下，肯定不会有任何气体剩下。而且很难想象会有足够的尘埃仅仅由岩石就能形成一个像木星一半大小的天体。
简而言之，谁订购的？
然而，认为理论家们束手无策，则是严重低估了他们。一位优秀的天文学理论家绝不会让信息的完全缺失阻碍一个漂亮的理论的形成；相反，当实际观测结果出现并破坏理论时，他也不会感到沮丧。数据缺乏实际上可能是一个优势。在没有事实阻碍的情况下，总会有理论家提出一个模型，甚至能解释最奇怪的发现。
来自加州大学圣克鲁兹分校的道格·林就是一个例子。“我确实对梅耶和奎洛兹发现这颗行星感到惊讶，”他承认，“但它存在的事实我并不感到惊讶。”事实上，早在1982年，林就曾提出像木星这样的行星可以从外太阳系向其母星迁移。
林的观点是，如果原行星盘足够大，木星的生长最终会停止，不是因为没有气体和尘埃可供吸入，而是因为没有在可及范围内的。换句话说，这颗贪婪的行星会在自己周围吸出一个区域，将星盘分为外部和内部两部分，行星位于两者之间。然而，请记住，这些内部和外部区域仍然残留着大量的气体和尘埃。这些气体和尘埃具有相当大的引力，它会牵引着木星大小的行星。由于外部星盘比行星轨道慢，它倾向于减缓行星的速度，使其螺旋式地向恒星靠近。另一方面，内部星盘旋转得更快，因此它倾向于加速行星并将其甩向外部。
这场拔河比赛谁会赢？这种相互作用很复杂，但基于其他天文学家早期的研究（他们研究的不是假想行星的形成，而是土星卫星与土星著名光环之间的相互作用），林发现外部星盘几乎总是赢家。行星不可避免地向内移动，穿过内部星盘的尘埃。他说，就在51飞马座宣布前几个月，“我站起来在一次会议上说，‘我们之所以还没有发现任何巨行星，是因为它们会螺旋式地向内移动。’但我不能撒谎。我没想到它们会停止。我以为它们会继续向内迁移直到被吞噬。从这个意义上说，我确实很惊讶。”
他可能花了一个小时才缓过来。在51飞马座宣布后的一个星期内，林和天文学家彼得·博登海默和德里克·理查森向《自然》杂志提交了一篇论文，描述了两种而非一种让迁移中的木星在毁灭前停止的方案。第一个方案利用了金牛T星的一个众所周知的怪癖——年轻、炽热、尚未完全形成，通常周围有大量尘埃的恒星。当年轻的恒星从周围的星盘中将物质吸入自身时，它开始旋转得更快，原因与芭蕾舞演员将手臂靠近身体时，她的旋转加速一样。金牛T星也这样做，但它们的旋转速度通常不像天文学家认为的那么快。
“我们知道，”林说，“它们周围有星盘，但有时我们看到中心恒星转动得很慢。这不合情理。”一种可能的解释是：这些恒星可能拥有强大的磁场，向星盘施加压力，产生阻力。就像浓稠的面糊会减慢打蛋器的旋转叶片一样，缓慢旋转的星盘阻止了恒星转动过快。
磁场不仅会减慢恒星的自转，还会将气体和尘埃推开，在星盘上清出一段空间。一旦木星螺旋式地进入这个缝隙，它就会突然摆脱星盘的影响，然后停下来。林说，这种场景是可能的，但“我对此并不满意，因为它需要一个牙仙——磁场。此外，它无法解释有些金牛T星是快速旋转的事实。”所以他和他的同事提出了第二个场景，这个场景不依赖于任何缝隙。随着巨行星向内迁移，它最终会足够接近恒星，受到恒星自转能量的影响，这会加速行星。现在，拔河比赛变得势均力敌，力道完美平衡。行星就卡在了它所在的位置。
虽然没有人知道这是否真的会发生，但目前林的模型至少是可信的。“道格做出的直觉飞跃非常有吸引力，”华盛顿卡内基研究所的竞争对手理论家艾伦·博斯承认，“这种方法是必然会奏效的。我认为这是一个积极的想法。”毕竟，51飞马座那颗奇特的行星总需要某种解释。
或者可能并非如此。去年冬天，伦敦西安大略大学的天文学家大卫·格雷宣布，这颗行星实际上并不存在。“它不在那里，”他斩钉截铁地说，“我已经排除了它的存在。”格雷的说法是基于这颗行星的发现方式。梅耶和奎洛兹从未直接发现这颗围绕51飞马座运行的行星——即使是一颗异常巨大的行星，在50光年之外也是不可能看到的。他们实际看到的是恒星光谱线的周期性位移。像所有恒星一样，51飞马座大气层中含有气体，它们会拦截特定波长的光，阻止它们到达地球。当你用光谱仪将星光分解成其组成颜色时，那些被恒星气体拦截的颜色就会缺失，而是表现为在原本彩虹般的光谱中的黑线。如果恒星在移动，这些线的位置就会发生位移。如果恒星向我们移动，多普勒效应会缩短其光波，使黑线向光谱的蓝色端移动。同样，如果恒星远离我们移动，光波会变长，黑线会向红色端移动。天文学家看到的正是这种位移——先向蓝色，然后向红色，周而复始。他们的结论是：一颗运行中的行星正在轻轻地来回拉扯恒星。
然而，格雷对51飞马座星光的分析表明，这种运动实际上是恒星自身一种迄今为止未被发现的脉动，导致谱线发生偏移。尽管格雷自信满满，但他的论点却远非无懈可击。“大卫·格雷是一位极其细心的观测者，”哈佛大学研究恒星脉动等方面的专家萨莉·巴利乌纳斯说，“你必须认真对待他的话。但尽管他的解释并非不可能，但距离令人信服还差得很远。”
无论如何，格雷的观测结果不适用于51飞马座之后发现的任何行星（根据你问的人不同，从8颗到11颗不等，这意味着现在已知太阳系外的行星可能比太阳系内的更多）。简而言之，大多数天文学家仍然认为，那些“没人订购”的行星仍然需要解释。
尽管被梅耶和奎洛兹抢了先，但旧金山州立大学的天文学家杰夫·马西和保罗·巴特勒还是弥补了失去的时间。在51飞马座宣布后的12个月里，两人在北半球的天空中又发现了至少六颗行星。其中大部分，和51飞马座一样，都不在任何人的“菜单”上。有三颗——围绕巨蟹座55 Rho1 Cancri（距离44光年）、牧夫座Tau Boötes（距离49光年）和仙女座Upsilon Andromedae（距离54光年）——非常像最初那个奇特的发现：对于它们木星般的质量来说，距离主星近得离谱。但另外两颗——围绕处女座70 Virginis（距离59光年）和处女座hd 114762（距离91光年）——则以另一种方式同样奇怪。虽然它们距离各自的恒星稍远一些，但它们的轨道却高度偏心——不像木星和土星那样近乎圆形，而是更扁长。
一种可能的解释是，这些根本不是行星，而是褐矮星。褐矮星是恒星在不成为行星的情况下，最接近行星的一种天体。一方面，它足够小，至少从远处看，可能被误认为是一颗非常大的行星。而且，由于其体积小，核心没有受到足够的压力以启动核聚变反应，它最初只发出微弱的光芒，然后逐渐变暗。然而，尽管它具有行星般的外观，但它的起源是无法逃避的：褐矮星是直接由坍缩的气体云形成的——如果说这是一种恒星过程的话——而不是由形成行星的尘埃和气体的吸积作用形成的。理论学家一直认为，褐矮星的质量必须至少是木星的十倍，甚至更多。但也许他们高估了。也许褐矮星的质量可以是木星的六倍甚至更小。如果是这样，那么70 Virginis和hd 114762可能只是双星系统，每个系统都有一颗真正的恒星和一颗“几乎是恒星”的天体。这至少可以解释偏心轨道：双星通常以明显非圆形的路径相互绕行。
然而，这并不能解释16 Cygni B。它是这批行星中最偏心的一颗，但其质量只有木星的1.5倍。尽管理论家们已准备好接受比预期小的褐矮星，但还是有一些限制。“称其为褐矮星确实有些牵强，”麻省理工学院的理论家弗雷德·拉西奥说，“是时候提出另一个理论了。”
碰巧，拉西奥就有一个。他说：“我们首先认为，在一个年轻的太阳系中形成三、四、五颗木星是合理的；如果你有足够的原始材料，这几乎是不可避免的。”然而，有如此多的巨行星存在，它们肯定会相互阻碍。根据计算机模型，可能会发生两件事。大约一半的时间，两颗或更多的木星会碰撞并融合为一颗行星，而碰撞会将原始行星的圆形轨道偏斜成椭圆形。瞧：70 Virginis、hd 114762和16 Cygni B（老实说，这颗行星必须由两颗土星而不是两颗木星组成，但这很合理）。
另一半的时间，行星们只会发生近距离接触。当这种情况发生时，其中一颗行星将被完全甩出系统，并漫游于整个星系。（这样一颗流浪的木星将很难被观测到，因为它又小又暗，除非它恰好入侵我们的太阳系，这是一种令人沮丧且不太可能考虑的前景。）另一颗大行星将被甩向恒星，采取一种高度偏心、类似彗星的轨道。这样的轨道无法持续太久。每次行星靠近恒星时，它自身的引力都足以稍微扭曲母星的形状，这会使行星损失一点能量。这就像一个失控的滑板手抓住路标减速一样。经过数百万年，这颗行星最终会进入一个靠近恒星的圆形轨道。瞧：51飞马座及其同类。
如果他是对的，拉西奥不仅一次性解释了所有新行星的观测结果，而且可能还表明，像我们这样的系统是例外，而不是普遍现象。“在所有新行星发现中，只有一颗——围绕大熊座47号恒星的行星——拥有一颗大致圆形轨道的大行星，距离也与木星大致相似。”拉西奥说，“现在就概括还为时过早。但在某种程度上，你会觉得大多数太阳系都不像我们这样的。”
此外，它们与我们太阳系不同之处在于，其环境极其不适宜居住。处于偏心轨道上的大行星迟早会扰乱像地球这样小而友善的行星的轨道；偏心率越大，行星闯入并扰乱事物的速度就越快。即使是像林氏情景中那样，以近乎圆形轨道缓慢螺旋向内的大行星，在移动过程中也会将类似地球的行星甩出去。无论是哪种情况，你都无法期望生命出现和生存，因此，我们可能比我们喜欢想象的在宇宙中更加孤独。
但是等等！道格·林已经想出了一个更快乐的方案。是的，大行星向内迁移，它们将地球甩入深空。但是有什么能阻止新的地球形成呢？事实上，林认为整个过程可能会发生不止一次。在我们太阳系更早期的版本中，可能曾经有四、五、六颗木星，每颗都被太阳吞噬了。这颗木星只是最近的一颗。如果真是这样，那么地球毕竟是很多的。生命是丰富的。一切都很好。
也就是说，直到下一次观测结果出来。尽管这些理论家在解释每一个意想不到的新事实方面都非常出色，但他们仍在利用非常少的数据。当然，这比没有强，但即使是理论家也承认他们需要更多的信息。美国宇航局艾姆斯研究中心的理论家杰克·利绍尔说，现在我们看到的是单个行星。但我们对行星如何在这个太阳系中形成的理解并不仅仅来自地球。它来自对所有行星的观察。
理论家们可能不必等太久。即使是现在，马西和巴特勒也已将他们的行星搜寻工作从加利福尼亚州圣何塞附近的利克天文台的小型望远镜转移到夏威夷强大的凯克望远镜，在那里他们将能够找到更多、更小的行星。其他行星搜寻者也在凯克望远镜。当然，距离与木星相似的行星完成一次轨道大约需要十几年，这意味着你必须观测它们那么长时间才能确定它们确实存在。因此，可能需要几十年的时间我们才能确定哪种行星形成理论最合理，或者某种特定类型的系统有多么罕见。不过，在那之前，观看理论家们的“表演”仍然很有趣。
