好大的“棉花糖”！獨特的“棉花糖”行星是怎麼形成的？_風聞

​****研究人員發現，巨大的系外行星WASP-107b的內核質量遠低於預期。研究人員推測，氣態巨行星的形成可能比預期中容易得多。

系外行星WASP-107b及其恆星WASP-107的藝術處理圖。WASP-107的部分光束穿過了WASP-107b的延伸氣體層。

《天文學期刊》於1月18日發文稱，加拿大蒙特利爾大學的研究人員發現：巨大系外行星WASP-107b的內核質量遠低於巨行星模型預估的質量。

據此，蒙特利爾大學系外行星研究所（iREx）博士生Caroline Piaulet推測，氣態巨行星的形成可能比預期中容易得多。

“新研究解決了有關巨大行星如何形成併成長的基礎問題。”Piaulet説，“它為我們提供了具體證據，證實比預期質量小得多的行星內核，仍可以觸發氣體層的大規模膨脹。”

2017年，科學家在WASP-107附近首次探測到了WASP-107b。WASP-107b非常靠近其中心恆星，兩者的距離僅為地日距離的十六分之一。

WASP-107b與木星體積相仿，其質量卻只有木星的十分之一（地球的30倍），是已知密度最小的系外行星之一。因此，天體物理學家將其稱為“超蓬鬆”（或“棉花糖”）行星。

研究人員分析後得出結論：要達到這麼低的密度，WASP-107b必定有一個地球質量四倍左右的固態內核——這意味着環繞固態核的濃厚氣體層佔據了超過85%的行星質量。

相比之下，與WASP-107b質量相似的海王星，其氣體層質量只佔總質量的5%~15%。

Piaulet説：“我們對WASP-107b產生了很多疑問。如此低密度的行星是如何形成的？在距離恆星這麼近的條件下，它是如何防止氣體層散逸的？這些疑問促使我們對WASP-107b進行徹底分析，以求確定其形成歷史。”

行星形成於原行星盤（恆星周圍的氣體及塵埃圓盤）之中。科學家們根據木星和土星構建了關於氣態巨行星形成的經典模型。這些巨行星需要擁有至少十倍地球質量固態內核，來保證在原行星盤消散之前積累大量氣體。如果沒有巨大的內核，氣態巨行星就無法跨越必要的臨界門檻，保住它們巨大的氣體層。

那麼，如何解釋WASP-107b的存在呢？它的內核質量比模型值小得多。

麥吉爾大學教授、iREx成員Eve Lee提出了若干假設。她説：“對於WASP-107b而言，最可能的情況是，這顆行星在遠離恆星的地方形成。在那裏，原行星盤中的氣體温度非常低，能夠迅速地完成氣體吸積。後來，通過與原行星盤或其他行星的相互作用，這顆行星遷移到了當前位置。”

夏威夷的凱克天文台。

得益於凱克天文台對WASP-107系統的長期觀測，Piaulet等人發現了另一顆也許能支持上述理論的行星WASP-107c。它的偏心率很高，因此圍繞恆星運行的軌道更趨近橢圓形。

Piaulet説：“WASP-107c保留了某些系統記憶，它的軌道偏心率暗示了其混亂的歷史。它可能與WASP-107b一樣，因為行星間的相互作用而出現了重大位移。”

除了形成歷史之外，WASP-107b這顆蓬鬆星球還縈繞着許多其他謎團：比如，其甲烷含量很低。“這很奇怪，因為這種類型的行星的甲烷含量應該很高。”Piaulet説，“我們現在正在重新分析哈勃望遠鏡的觀測結果，並對甲烷的缺失機制展開研究。”

Piaulet表示，2021年發射的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡或將提供關於這顆行星大氣組成的更精確信息。她説：“太陽系中沒有像WASP-107b這樣的系外行星。這讓我們能夠更好地理解行星形成的一般機制，以及由此產生的各種系外行星。”

（部分圖片來源於網絡）

◎編譯 | 雷鑫宇

◎審稿 | 西莫

◎責編 | 陳之涵

◎期刊來源 | 《天文學期刊》

◎期刊編號 | 0004-6256

◎原文鏈接：

https://phys.org/news/2021-01-super-puff-planet.html

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