如果“棉花糖”行星实际上是 Ring Pops 会怎么样？

在我们的太阳系之外，还有一大批与我们在太阳周围看到的行星都不一样的行星。在宇宙糖果店里，有 Ring Pops（土星的低调版本）、Hot Tamales（类似木星的行星，靠近恒星，炽热无比），甚至还有棉花糖行星（巨大蓬松的气态巨行星，其密度实际上和你吃的棉花糖一样！）。

这些密度极低的棉花糖状系外行星（被称为超级蓬松行星）是天文学家试图弄清楚行星形成过程的一大难题。而且，根据新研究，其中一些行星实际上可能并没有那么蓬松。

“形成如此蓬松的行星非常困难，”新研究的主要作者、耶鲁大学天文学家 Tiger Lu 说道。“气态行星形成的标准想法是，行星最初是岩石核心，然后通过引力吸引并吸积周围的气体……事实证明，在这个标准模型中，几乎不可能吸积足够的气体来形成这些棉花糖般的世界所需的气岩比。”

靠近恒星的超级喷发很可能是恒星加热行星大气并使其蓬松的结果。但有一些奇怪的超级喷发距离恒星太远，这种加热无法起作用。一个例子是行星 HIP-41378 f，这是一颗气态巨行星，绕着距离地球约 350 光年的一颗几乎像太阳一样的恒星公转三年。“对于这个世界来说，所有公认的喷发机制都根本不可能”，卢解释说。

值得注意的是，棉花糖星球的所谓超低密度来自行星经过深度的测量，即行星经过恒星前方时所阻挡的光量。这个量与行星的大小成正比——行星越大，阻挡的光就越多，反之亦然。但如果行星实际上并没有那么大，有其他东西阻挡了光线，该怎么办？

“在我们太阳系中，环和卫星在足够大的行星上都很常见，”未参与这项新研究的堪萨斯大学天文学家 Yoni Brande 解释道。“那么我们为什么不尝试看看它们是否能解释我们已经获得的一些奇怪的系外行星数据呢？”

卢的研究显示，HIP-41378 f 受到引力的影响，向一侧倾斜，使得行星环可以轻易被我们看见，当行星凌日时，行星环看起来会更大。“如果行星没有倾斜，我们只能从侧面观察这些薄薄的环，几乎看不到它们，”卢说。

有趣的是，距离恒星非常近的行星无法以同样的方式倾斜，这意味着这些特殊的超级膨胀很可能可以用更传统的加热理论而不是环来解释。“因此，超级膨胀距离其主星越远，环假说就越有可能成立，”卢补充道。

不过，这些环不会像土星的标志性环那样壮观。要解释 HIP 41378 f 的观测结果，你只需要土星环大小的一半左右。此外，土星环是冰冷的，这使得它们闪闪发光，形成了我们熟知和喜爱的可识别的环状行星。另一方面，HIP 41378 f 位于其宇宙邻域中更温暖的部分，这使得它的环更可能是岩石的，因此不那么明亮和令人兴奋。

与大多数天文学领域一样，詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST) 很可能在此产生巨大影响。作者提出，JWST 可以在未来几年内实际验证这一假设，即这颗特殊的超级膨胀实际上是一颗环状、不那么膨胀的行星。此外，还有更多围绕其他恒星的超级膨胀观测正在进行中，以帮助解开这些奇怪系外行星的谜团。“虽然我认为 JWST 尚未计划对 HIP 41378 f 进行任何观测，但已经观测到其他一些类似的超级膨胀行星，这些结果应该很快就会公布，”布兰德补充道。