一颗巨大的棉花糖状系外行星让天文学家困惑不已

低密度“棉花糖行星”仍然是天文学家们的宇宙之谜。尽管比气态巨行星木星大 50%，系外行星 WASP-193b 的密度却只有木星的七分之一。根据 5 月 14 日发表在《自然天文学》上的一项研究，这种极低的密度与轻盈蓬松的棉花糖相当。

该研究的共同作者、比利时列日大学博士后研究员 Khalid Barkaoui 在一份声明中表示：“WASP-193b 是迄今为止发现的密度第二小的行星，仅次于体积小得多的 Kepler-51d。”

研究团队表示，WASP-193b 的密度极低，在科学家发现的 5000 多颗系外行星中，它是一个重大异常现象。

“它的密度极低，在迄今发现的五千多颗系外行星中，它确实是一个异类，”巴尔卡维说。“这种极低的密度无法通过辐照气态巨行星的标准模型来复制，即使在无核结构的不切实际假设下也是如此。”

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WASP-193b 距离地球约 1,200 光年。它最初是由广角行星搜索 (WASP) 于 2009 年发现的。这个国际学术机构合作组织在北半球和南半球各运营了一个机器人天文台。每个天文台都使用多个广角相机测量天空中数千颗恒星的亮度。WASP-South 天文台探测到恒星 WASP-193 的周期性亮度下降（称为凌日）。这些周期性的亮度下降与行星每 6.25 天从恒星前方经过相一致。天文学家随后测量了行星每次凌日时遮挡的光量，从而估算出行星的大小。

在这项研究中，研究团队利用智利 TRAPPIST-South 和 SPECULOOS-South 天文台的观测数据，测量了 WASP-193b 在不同波长下的信号，并确定它是一颗行星。他们还利用 HARPS 和 CORALIE 光谱仪收集的数据测量了这颗行星的质量。

所有这些测量结果都令人惊讶地表明，WASP-193b 的密度极低。它的质量和大小分别是木星的 0.14 倍和 1.5 倍。这意味着它的密度约为每立方厘米 0.059 克。相比之下，棉花糖的密度约为每立方厘米 0.05 克，地球的密度为每立方厘米 5.51 克。

“这颗行星非常轻，很难想象有类似的固态物质，”研究报告合著者、麻省理工学院行星科学家朱利安·德维特 (Julien de Wit) 在一份声明中表示。“它之所以像棉花糖，是因为它们基本上都是空气。这颗行星基本上是超级蓬松的。”

研究小组认为，WASP-193b 主要由氢和氦组成。这些气体可能形成一个膨胀的大气层，比木星自身的风暴大气层远数万英里。目前尚不清楚行星如何膨胀到如此程度，因为膨胀到如此程度需要行星内部深处有大量能量。

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“我们不知道在目前所有的形成理论中，这颗行星属于什么位置，因为它是所有理论中的一个例外，”研究合著者、西班牙安达卢西亚天文研究所的天文学家弗朗西斯科·波苏埃洛斯在一份声明中说。“我们无法解释这颗行星是如何形成的。更仔细地观察它的大气层将使我们能够限制这颗行星的演化路径。”

在未来的工作中，研究小组希望利用詹姆斯韦伯太空望远镜 (JWST) 进行的测量将有助于揭示这种充气城堡水平的通货膨胀背后的机制。