两颗“超级膨胀”的系外行星如棉花糖般轻盈

两颗“超级膨胀”的系外行星如棉花糖般轻盈

（神秘的地球uux.cn）据《大众科学》（安德鲁·保罗）：一对最初由公民科学家发现的姊妹气态巨行星极其轻盈，其密度更像轻盈的棉花糖而非标准大气。这对罕见的组合，今天刊载于《皇家天文学会月刊》中，甚至有一个恰当的技术术语来描述它们。TOI-791 b 和 TOI-791 c 符合“超级泡泡”行星的定义。

“目前已知的这些超级膨胀行星寥寥无几，在同一系统中发现两颗更为罕见，”研究合著者、牛津大学天体物理学家乔治·德兰斯菲尔德在一份声明中说。“它们极低的密度使它们成为理解行星系统如何形成和演化的迷人目标。”

这两颗行星位于距离地球约1110光年的飞鱼座南侧。TOI-791 b的密度为0.022，TOI-791 c的密度为每立方英寸0.027盎司。为了更好地说明这些数字，地球的密度为每立方英寸3.18盎司，而我们太阳系最大的行星木星的平均密度为每立方英寸0.76盎司。虽然这两颗膨胀行星的大小大致与木星相当，但密度约为28到35倍。为了更具体、更美味的参照，棉花糖中使用的糖密度约为每立方英寸0.29盎司。

TOI-791系统中的系外行星与我们太阳系行星的比较。图片来源：NASA / 丹尼尔·鲁特

TOI-791 b 和 TOI-791 c 在大约四年间被志愿者们在 NASA 凌日系外行星巡天卫星（TESS）收集的数据中，作为“行星猎人”TESS 公民科学家项目的一部分，被标记为候选行星。八年来，全球天文学家联合努力研究这两个天体，利用包括南极康考迪亚站系外行星望远镜在内的天文台。

研究人员研究了每颗行星在其母星前的凌日情况，以测量它们对恒星光线的暗淡程度。这些微小的计算帮助团队估算了它们的大小、质量及其他属性。目前已知只有另外四个系统包含超级膨胀行星，但团队发现了使最新星球更加独特的细节。TOI-791 b 和 TOI-791 c 通过一种被称为 5：3 平均运动共振的机制连接——这是一种罕见的引力关系，使得内行星每绕外行星三圈就绕行五圈。

乔治·德兰斯菲尔德博士及其同事与南极望远镜ASTEP（南极凌日系外行星搜索）合作，于2021/2022年夏季执行任务。图片来源：Karim Agabi / IPEV / PNRA

“这些多行星系统非常复杂，行星之间的引力相互作用历经极长时间，甚至数十年甚至更久，”研究合著者、天文学家特里斯坦·吉洛补充道。

天文学家们仍然不太确定超级泡泡行星是如何产生的。一种著名理论认为，它们包含了富含氢和氦的巨大大气层，这些大气层是在行星绕行时形成的，这些大气层是在原行星盘较冷的区域内，远离母星运行时形成的。展望未来，研究人员计划继续研究TOI-791 b和TOI-791 c，以更好地理解超级泡芙行星，包括可能启用强大的詹姆斯·韦伯太空望远镜。