这些“超级蓬松”行星的密度与棉花糖相同

随着每发现一颗新的外星行星，天文学界关于奇异世界和系统的目录就不断增加。“热木星”比水星更靠近主星。“环双星”行星同时绕两颗恒星运行。一颗“超级地球”被一层水覆盖，水热程度如此之高，以至于它同时以液体和气体的形式存在。大约有十几颗行星（迄今为止发现的数千颗行星）看起来重量轻得令人难以置信，但体积却非常庞大。

科罗拉多大学博尔德分校研究这些纤细行星的研究生杰西卡·利比-罗伯茨在一份新闻稿中表示：“我们知道它们的密度很低。但当你想象一个木星大小的棉花糖球时——它的密度真的很低。”

系外行星研究人员将这些轻质行星称为“超级蓬松行星”，因为它们的平均密度极低——每立方厘米不到十分之一克。这与棉花糖的密度非常相似，比气态巨行星木星蓬松十几倍。这种蓬松感很可能来自于膨胀的大气层，与岩石行星或大多数气态巨行星的大气层相比，它向外延伸得更远。然而，这种过剩的蓬松感给行星形成理论带来了问题。2016 年的一项提案提出，这类世界诞生于远离太阳的冰冷区域，那里较低的温度可能会加速它们超大大气层的积聚，然后向内移动到目前观测到的候选行星的地方。最近一项即将发表在《天文学杂志》上的研究利用哈勃的新观测来检验该理论的一个预测——它们形成过程中积聚的冰应该会以水的形式存在于今天的大气层中。但搜索无果，迫使人们重新解读这些蓬松的世界。

“我们原本以为会发现水，但却没有观察到任何分子的迹象，”利比-罗伯茨说。“这确实让我们绞尽脑汁想弄清楚这里到底发生了什么。”

研究人员将哈勃太空望远镜对准开普勒-51 恒星，该系统的三个超级气流中的两个轮流从它前面经过，记录了由此导致的各种颜色光线变暗的情况。不同的分子（如水）阻挡光线的方式不同，因此如果行星在特定波长下看起来更大或更小，天文学家就可以推断出其大气中的分子成分。

然而，开普勒-51 的超级云团在哈勃的每次观测中都看起来一样。这种单调性可能表明，只有极干的氢和氦填充了行星的厚厚大气层——但这一结论与此类世界的可能形成方式相矛盾。相反，研究人员认为，厚厚的灰色云层笼罩着行星。这些云层可能会阻挡来自较低层的更多变化的光线到达哈勃，而这些光线可能含有他们正在寻找的水痕迹。利比-罗伯茨将云层比作土星的卫星土卫六，它完全被黄色雾霾笼罩。

“如果用紫外线照射甲烷，它会形成雾霾，”利比-罗伯茨说。“这就是土卫六的缩影。”

如果这些超级蓬松行星真的像看上去那么像糖果（作者指出，测量它们的质量时出现错误将以另一种方式解决这个谜团），它们将不会永远保持蓬松状态。研究人员使用模型计算出，开普勒行星的轨道非常靠近其恒星，其能量每秒必定会将数十亿吨的蓬松行星吹入太空。按照这个速度，其中一颗行星将在大约 50 亿年后自然成熟为更常见的系外行星，即“亚海王星”。另一颗行星将保持通常的重量，但会失去其超级蓬松行星的地位。研究人员写道，开普勒-51 系统可能代表了微型海王星和超大地球在其“青少年”时期的快照（对于行星而言，这意味着它们生命的最初 10 亿年左右）。

或者，其他研究人员怀疑这类行星可能只是一场美梦。今年早些时候，2016 年马勃球形成理论的研究人员提出了这样一种可能性，即这些行星可能正在喷出尘埃云，使其表观尺寸膨胀。或者哈勃和其他望远镜在行星经过其恒星前方时观测到的长距离下降可能源自类似土星的光环，这同样会夸大这些行星的真实尺寸。另一个团队在 11 月考虑了这一理论，发现它与其中一些神秘行星相符，但与其他行星不符。

为了更深入地研究这些蓬松的世界，研究人员正在等待即将发射的詹姆斯·韦伯太空望远镜。发射后（目前计划于 2021 年发射），该仪器敏锐的眼睛应该能够辨别出开普勒-51 和类似主星变暗的足够细节，以区分外星环世界、尘埃流和超级蓬松。