
天文学家发现两颗密度低于棉花糖的巨行星,挑战行星形成模型
两颗木星大小的“超级泡芙”行星密度仅为木星的几十分之一,其异常轨道和极低质量令现有理论面临考验,后续将借助韦布望远镜确认其化学构成。
一个国际天文学家团队利用NASA的凌星系外行星巡天卫星(TESS)发现了两颗迄今已知密度最低的巨行星,编号TOI-791 b和TOI-791 c。它们位于距地球约1110光年的飞鱼座方向,围绕一颗与太阳类似的恒星运转。这两颗行星的体积与木星相当,但质量分别仅为木星的3.0%和5.9%,密度与刚从罐中挤出的剃须泡沫或棉花糖相当,属于极为罕见的“超级泡芙”类行星。在NASA已确认的近6300颗系外行星中,此类天体不足40颗。
此次发现的关键在于对行星质量的精确测定。TESS通过捕捉行星凌星时恒星亮度的微弱下降发现了候选体,随后地面望远镜对其轨道进行长期监测。两颗行星的公转周期分别为139天和232天,远长于典型的热木星。它们处于轨道共振状态,相互间的引力拉扯导致凌星时刻发生可测量的变化,研究人员据此反推出各自的质量和密度。这种动力学方法为研究长周期、低密度行星提供了可靠途径。
牛津大学和NASA艾姆斯研究中心的研究者指出,这两颗行星的极低密度对现有行星形成理论构成直接挑战。主流模型认为,巨行星在年轻恒星周围的气体尘埃盘中通过吸积形成,但“超级泡芙”的存在暗示,它们可能在富含气体的环境中快速生长,随后因恒星辐射或内部过程损失大量质量,仅留下蓬松的氢氦包层。该发现为行星演化晚期阶段的研究提供了天然实验室。与此同时,另一些研究团队在土卫六和冥王星表面探测到可能指示前生命化学的有机物质,显示出当前行星科学在系外行星与太阳系冰质天体两个方向上的同步推进。
研究团队表示,下一步的关键是使用詹姆斯·韦布空间望远镜对这两颗行星的大气进行光谱分析,以确认其确切的化学组成,并检验是否存在云层。观测结果将帮助判断它们是否主要由氢和氦构成,以及大气中是否含有其他微量成分。这一里程碑式的后续观测预计将在未来一至两年内进行,届时将为解开“超级泡芙”的形成之谜提供决定性数据。
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